JP5473927B2 - Acetone production by fermentation from renewable raw materials via a novel metabolic pathway - Google Patents
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Description
本発明の分野
本発明の対象は、エタノールとブタノールの形成を分ける通常の発酵方法とは異なるアセトンを製造するための酵素による新規生合成法、ならびに本明細書で使用される酵素と核酸である。
FIELD OF THE INVENTION The subject of the present invention is a novel biosynthetic method for the production of acetone that differs from the usual fermentation methods that separate the formation of ethanol and butanol, as well as the enzymes and nucleic acids used herein. .
従来技術
クロストリジウムにおけるABE−法
従来のABE発酵法、すなわち、アセトン、ブタノール及びエタノールの微生物による製造は、酵母を用いるエタノール発酵に続き長い間世界で2番目に大きなバイオテクノロジープロセスであった。商業的なABE発酵は、英国で1916年に始まり、特にハイム・ヴァイツマンが溶剤であるアセトン、ブタノール及びエタノールを産生するクロストリジウム・アセトブチリカムの性能を発見した。このプロセスは、50年代後半まで主要な世界で用いられたが、南アフリカでは1981年まで用いられていた。
Prior art ABE-methods in Clostridium The conventional ABE fermentation method, ie the production of acetone, butanol and ethanol by microorganisms has long been the second largest biotechnology process in the world following ethanol fermentation using yeast. Commercial ABE fermentation began in 1916 in the UK and in particular discovered the performance of Clostridium acetobutylicum producing acetone, butanol and ethanol as solvents by Heim Weitzmann. This process was used in the major worlds until the late 1950s, but was used in South Africa until 1981.
2つの主な理由は、このプロセスが次のように生じることに起因する:一方では、アセトンとブタノールの化学合成が常に有望であり、他方では発酵用の基質の値段が高騰していることである。特に、糖蜜の値段はそれらをウシ用の飼料添加剤として使用することで高騰している。 Two main reasons stem from the fact that this process occurs as follows: on the one hand, chemical synthesis of acetone and butanol has always been promising, and on the other hand, the price of the substrate for fermentation is soaring. is there. In particular, the price of molasses has risen by using them as feed additives for cattle.
石油化学プレ製品の値段の高騰も、微生物の経路エンジニアリングの分野における新規の工業的可能性も、高性能な菌株の開発やアセトンのような溶剤を製造する商業的な発酵法に新たな任意選択を開く。 Rising prices of petrochemical pre-products and new industrial possibilities in the field of microbial pathway engineering are new options for the development of high-performance strains and commercial fermentation processes that produce solvents such as acetone open.
従来のABE−発酵法は、微生物であるクロストリジウム・アセトブチリカム及びクロストリジウム・ベイジェリンキーをベースとする。両者はグラム陽性であり、かつ厳しい嫌気条件下で増殖する。これらの微生物は、モノ−、ジ−及びポリサッカリドに変換することができ、その際、主に発酵で使用される基質は糖蜜とデンプンである。 Conventional ABE-fermentation methods are based on the microorganisms Clostridium acetobutylicum and Clostridium beigerinkey. Both are gram positive and grow under severe anaerobic conditions. These microorganisms can be converted into mono-, di- and polysaccharides, with the main substrates used in fermentation being molasses and starch.
クロストリジウム・アセトブチリカムでの発酵プロセスは、2つのフェーズに分けられる。第一のフェーズでは、バイオマス形成はアセテート、ブチレート及び微量のエタノールの形成("酸産生フェーズ")を伴う。第二のフェーズ、いわゆる"溶剤産生フェーズ"では、酸が使われて発酵生成物であるアセトン、ブタノール及びエタノール(ABE)が形成される。生成物であるアセトン、ブタノール及びエタノールは野生型クロストリジウム・アセトブチリカムでは約3:6:1の比率で形成される。この生成物比は、選択される培養条件によって(例えば、pH又は栄養素の供給)又は使用される基質によって著しく変わる。 The fermentation process with Clostridium acetobutylicum is divided into two phases. In the first phase, biomass formation involves the formation of acetate, butyrate and trace amounts of ethanol (the “acid production phase”). In the second phase, the so-called “solvent production phase”, acids are used to form the fermentation products acetone, butanol and ethanol (ABE). The products acetone, butanol and ethanol are formed in a ratio of about 3: 6: 1 in wild type Clostridium acetobutylicum. This product ratio varies significantly depending on the culture conditions selected (eg pH or nutrient supply) or the substrate used.
アセトン、ブタノール及びエタノールの溶剤−生合成の酵素は、十分に洗浄され、かつ生物化学的に特徴付けられる(参照、図1;Duerre, P., and Bahl, H. 1996. アセトン/ブタノール/イソプロパノールの微生物による生産、In: Biotechnology、第6巻、第二版、M. Roeher, (ed.), VCH Verlaggesellschaft mbH, Weinheim, Germany. P. 229-268. Duerre, P. 1998. クロストリジウムにおけるアセトン/ブタノール/イソプロパノールの発酵の新展開及び新開発、Appl. Microbiol. Biotechnol. 49: 639-648)。またクロストリジウム・アセトブチリカムのゲノム配列も存在する(Noelling, J., Breton, G., Omelchenko, M. V. & 16 other authors(2001)、溶剤産生細菌クロストリジウム・アセトブチリカムのゲノム配列と比較分析、J. Bacteriol 183, 4823-4838)。 The solvent-biosynthetic enzymes of acetone, butanol and ethanol are well washed and biochemically characterized (see FIG. 1; Duerre, P., and Bahl, H. 1996. Acetone / butanol / isopropanol). Microbial production, In: Biotechnology, Vol. 6, 2nd edition, M. Roeher, (ed.), VCH Verlaggesellschaft mbH, Weinheim, Germany. P. 229-268. Duerre, P. 1998. Acetone in Clostridium / New developments and new developments in butanol / isopropanol fermentation, Appl. Microbiol. Biotechnol. 49: 639-648). There is also a genomic sequence of Clostridium acetobutylicum (Noelling, J., Breton, G., Omelchenko, MV & 16 other authors (2001), comparative analysis with the genomic sequence of the solvent-producing bacterium Clostridium acetobutylicum, J. Bacteriol 183, 4823-4838).
近年では、目的を絞った経路エンジニアリングを可能にする一連の遺伝子ツールが開発されている。今日までに、安定に得られた3種類の異なるレプリコンがある(pIM13、pCBU2及びpAMβ1;Lee et al.(1992)、クロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824におけるベクター作成、形質転換及び遺伝子増殖、Ann. N. Y. Acad. Sci. 665: 39-51; Minton et al.(1993)、クロストリジウムのクローニングベクター[The clostridia and biotechnology (D. R. Woods); Hrsg, Butterworth-Heinemann. Stoneham, USA. 119-150、及びエリスロマイシンとチアンフェニコールに対する2種類の抗生物質耐性マーカーの提供(Green and Bennett (1998)、クロストリジウム・アセトブチリカムATCC824における酸及び溶剤形成の遺伝子操作、Biotechnol. Bioeng. 58:215-21]。 In recent years, a series of genetic tools have been developed that enable targeted pathway engineering. To date, there are three different replicons obtained stably (pIM13, pCBU2 and pAMβ1; Lee et al. (1992), vector creation, transformation and gene growth in Clostridium acetobutylicum ATCC 824, Ann. NY Acad Sci. 665: 39-51; Minton et al. (1993), Clostridium cloning vector [The clostridia and biotechnology (DR Woods); Hrsg, Butterworth-Heinemann. Stoneham, USA. 119-150, and erythromycin and thianpheny. Providing two antibiotic resistance markers for cole (Green and Bennett (1998), genetic manipulation of acid and solvent formation in Clostridium acetobutylicum ATCC 824, Biotechnol. Bioeng. 58: 215-21).
それに対して、挿入不活性化又は遺伝子欠損のような方法は、まだルーチンとして実施不可能であり、かつこの種の生物でのアンチセンスをベースとする遺伝子発現の阻害は、効率が変化し、かつ決して完全ではない(Desai and Papoutsakis (1999). クロストリジウム・アセトブチリカムの代謝エンジニアリングのアンチセンスRNA攻略、Appl. Environ. Microbiol. 65: 936-45; Tummala et al. (2003)、アルコール産生クロストリジウム・アセトブチリクム発酵を優先的に誘起するアルコール−アルデヒドデヒドロゲナーゼ過剰発現を伴うコエンザイムAトランスフェラーゼのアンチセンスRNAダウンレギュレーション、J. Bacteriol. 185:3644-53)。一連の刊行物には、"溶剤産生"と"酸産生"生合成法の両方の代謝技術が記載されている。遺伝子buk(ブチレートキナーゼ)又はpta(ホスホトランス−アセチラーゼ:phosphotrans-acetylase)の不活性化は、ブチレート又はアセテートの濃度の著しい減少を生じる(Green et al. (1996)、クロストリジウム・アセトブチリクムATCC824における遺伝子不活性化による酸形成経路の遺伝子増幅、微生物学.142: 2079-86.; Harris et al. (2000)、クロストリジウム・アセトブチリクムの組換え菌株ブチレートキナーゼ不活性化ミュータントの特徴づけ: 溶剤産生の新規現象学的モデル及びブタノール阻害の必要性Biotechnol. Bioeng. 67: 1-11)。それにもかかわらず、これらのミュータントからはブチレートとアセテートが形成された。それというのも、酵素アセテート−キナーゼとホスホトランスブチリラーゼが不活性化された酵素ブチレート−キナーゼとホスホトランスアセチラーゼに変換されるからである。両方の菌株は、野生型クロストリジウム・アセトブチリカムからは蓄積されない高濃度の乳酸を場合によってはピルベートを蓄積する反応として形成する。アルデヒド/アルコール−デヒドロゲナーゼadE/aadの不活性化は、ブタノール形成の著しい破壊を生じると同時にブチレートの濃度の増大を生じる。このミュータントでのプラスミド上にadhE/aad遺伝子が発現する場合には野生型でのブチレートとブタノールの通常の濃度が再び生じる。関心のあることに、AdhE/aad−ミュータントにもadhE/aad−相補性を有する菌株にもアセトンの形成が検出できなかった。これらの現象は、adhE/aad局在化遺伝子の2箇所の"下流"に作用を及ぼす極性効果に基づく。これらの2つの遺伝子は、アセトンの生合成に重量なコエンザイムA−トランスフェラーゼの2つのサブユニットをコードする(Green, E. M, and Bennett, G. N. 1996. クロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824由来のアルデヒド/アルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子の不活性化、Appl. Biochem. Biotechnol. 57/58: 213-221)。これは、クロストリジウム・アセトブチリカムにおける経路エンジニアリングにより、アセトンとブチレートの形成を互いに分ける事が可能であることを記載した初めての例である。更なる刊行物には、これらの観察結果が証明されている。この研究では、アセトンとブタノールを形成する能力を失った微生物性菌株が検査されている。それというのも、これは192-kbのメガプラスミドpSOL1が欠損しているからである。このプラスミド上では、アセトンとブタノールを形成する殆どの遺伝子が局在化していて、かつ若干はエタノールを合成する遺伝子である(Cornillot, E., Nair, R., Papoutsakis, E. T., and Soucaille, P. 1997. The genes for butanol and acetone formation in Clostridium acetobutylicum ATCC 824 reside on a large plasmid whose loss leads to degenerierten of the strain. J. Bacteriol. 179: 5442-5447)。この変性菌株は、野生型菌株と比べて半分だけのエタノールを形成した。クロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824から由来するこれらの菌株は、M5(化学的な突然変異誘発により生じる)及びDG1(野生型の多重培養により得られる)と称される。これらは、プラスミドの受容菌として利用され、これらはコエンザイムA−トランスフェラーゼ・サブユニットAとB(ctfAとctfB)のタンパク質コード配列、ならびにアセトアセテート−デカルボキシラーゼ(adc)の遺伝子、又はブチルアルデヒド/ブタノール−デヒドロゲナーゼ(adhE/aad)の遺伝子に寄与する。得られた菌株は、アセトン又はブタノールのどちらかだけを産生する(Mermelstein et al. (1993)、合成オペロンを用いるアセトン形成酵素活性の増強により溶剤産生を増大させるためのクロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824の代謝エンジニアリング、Biotech. Bioeng. 42: 1053-1060.; Nair, R. V., and Papoutsakis, E. T. 1994. 多量のブタノール産生を再生するクロストリジウム・アセトブチリカムM5におけるプラスミドコードされたaadの発現、J. Bacteriol. 176: 5843-5846; Cornillot, E., Nair, R., Papoutsakis, E. T. and Soucaille, P. 1997.大きなプラスミドに存在し、その欠損が菌株の変性をもたらすクロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824においてブタノールとアセトンを形成する遺伝子J. Bacteriol. 179: 5442-5447)。 In contrast, methods such as insertional inactivation or gene deletion are still not routinely feasible, and antisense-based inhibition of gene expression in this type of organism varies in efficiency, And never perfect (Desai and Papoutsakis (1999). Antisense RNA capture of metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum, Appl. Environ. Microbiol. 65: 936-45; Tummala et al. (2003), Alcohol-producing Clostridium acetobutylicum Antisense RNA downregulation of coenzyme A transferase with alcohol-aldehyde dehydrogenase overexpression that preferentially induces fermentation, J. Bacteriol. 185: 3644-53). A series of publications describes metabolic techniques for both “solvent production” and “acid production” biosynthesis methods. Inactivation of the genes buk (butyrate kinase) or pta (phosphotrans-acetylase) results in a significant decrease in the concentration of butyrate or acetate (Green et al. (1996), genes in Clostridium acetobutylicum ATCC824 Gene amplification of acid formation pathway by inactivation, microbiology. 142: 2079-86 .; Harris et al. (2000), characterization of a recombinant strain of Clostridium acetobutylicum butyrate kinase inactivation mutant: Solvent production Novel phenomenological model and the need for butanol inhibition Biotechnol. Bioeng. 67: 1-11). Nevertheless, butyrate and acetate were formed from these mutants. This is because the enzymes acetate-kinase and phosphotransbutylylase are converted to the inactivated enzymes butyrate-kinase and phosphotransacetylase. Both strains form high concentrations of lactic acid that do not accumulate from wild-type Clostridium acetobutylicum as a reaction that, in some cases, accumulates pyruvate. Inactivation of the aldehyde / alcohol-dehydrogenase adE / aad results in a significant destruction of butanol formation and at the same time increases in the concentration of butyrate. When the adhE / aad gene is expressed on this mutant plasmid, the normal concentrations of butyrate and butanol in the wild type reappear. Interestingly, no formation of acetone could be detected in either AdhE / aad-mutant or strains with adhE / aad-complementarity. These phenomena are based on polar effects that act on two “downstream” sites of the adhE / aad localization gene. These two genes encode two subunits of coenzyme A-transferase that are heavy for the biosynthesis of acetone (Green, E. M, and Bennett, GN 1996. Aldehyde / alcohol dehydrogenase from Clostridium acetobutylicum ATCC 824. Gene inactivation, Appl. Biochem. Biotechnol. 57/58: 213-221). This is the first time that the formation of acetone and butyrate can be separated from each other by path engineering in Clostridium acetobutylicum. Further publications demonstrate these observations. This study examines microbial strains that have lost the ability to form acetone and butanol. This is because the 192-kb megaplasmid pSOL1 is missing. On this plasmid, most genes that form acetone and butanol are localized, and some are genes that synthesize ethanol (Cornillot, E., Nair, R., Papoutsakis, ET, and Soucaille, P 1997. The genes for butanol and acetone formation in Clostridium acetobutylicum ATCC 824 resides on a large plasmid whose loss leads to degenerierten of the strain. J. Bacteriol. 179: 5442-5447). This denatured strain formed only half as much ethanol as the wild type strain. These strains derived from Clostridium acetobutylicum ATCC 824 are referred to as M5 (resulting from chemical mutagenesis) and DG1 (obtained from wild-type multiple cultures). These are utilized as plasmid recipients, which include the protein coding sequences of coenzyme A-transferase subunits A and B (ctfA and ctfB), as well as the acetoacetate-decarboxylase (adc) gene, or butyraldehyde / butanol -Contributes to the gene for dehydrogenase (adhE / aad). The resulting strain produces only acetone or butanol (Mermelstein et al. (1993), metabolism of Clostridium acetobutylicum ATCC 824 to increase solvent production by enhancing acetone-forming enzyme activity using a synthetic operon. Engineering, Biotech. Bioeng. 42: 1053-1060 .; Nair, RV, and Papoutsakis, ET 1994. Expression of plasmid-encoded aad in Clostridium acetobutylicum M5 regenerating large amounts of butanol production, J. Bacteriol. 176: 5843 -5846; Cornillot, E., Nair, R., Papoutsakis, ET and Soucaille, P. 1997. A gene that forms butanol and acetone in Clostridium acetobutylicum ATCC 824, which is present in large plasmids and its deficiency results in strain degeneration J. Bacteriol. 179: 5442-5447).
それぞれの溶剤について測定した滴定量は、基本的に野生型でのアセトンとブタノールの濃度を下回り、その際、アセテートとブチレートは240mMの全濃度まで蓄積することができた。エタノール形成は、adhE/aad遺伝子に寄与するプラスミドで野生型レベルまで再び製造できた。 The titer measured for each solvent was essentially below the concentration of acetone and butanol in the wild type, where acetate and butyrate could accumulate to a total concentration of 240 mM. Ethanol formation could be produced again to the wild-type level with a plasmid that contributes to the adhE / aad gene.
図2には、クロストリジウムで特徴づけた典型的なアセトン合成の代謝法が記載されている。この方法は、アセチル−CoAから出発し、全ての微生物内で形成された中心的な代謝産物であり、どの炭素源が代謝されるのか、又はどの代謝が確立しているかとは無関係である。必要な酵素は、次のものである:β−ケトチオラーゼ、アセチル−CoA/ブチリル−CoA−トランスフェラーゼの2つのサブユニット、及びアセトアセテート−デカルボキシラーゼ。 FIG. 2 describes a typical method of metabolism of acetone synthesis characterized by Clostridium. This method starts from acetyl-CoA and is the central metabolite formed in all microorganisms, regardless of which carbon source is metabolized or which metabolism is established. The required enzymes are: β-ketothiolase, two subunits of acetyl-CoA / butyryl-CoA-transferase, and acetoacetate-decarboxylase.
アセチル−CoAから出発するアセトンの形成を触媒する大腸菌でのC.アセトブチリカム由来の酵素のヘテロ発現は、これらの生体内で約150mMのアセトン形成を生じることが示された(アセトアセテート−デカルボキシラーゼ、アセチル−CoA/ブチリル−CoA−トランスフェラーゼ及びチオラーゼ)。しかし、その際の欠点のようなものとして大量のアセテート(50mM)も付随的に生じてしまう(Bermejo L. L., N. E. Welker, E. T. Papoutsakis. 1998.アセトン産生とアセテート解毒のための、大腸菌におけるクロストリジウム・アセトブチリカムATCC 824遺伝子の発現、Appl. Env. Microbiol. 64: 1079-1085)。ここで、もう1つの欠点はアセトンが好気条件下にだけ産生されることである。それというのも、グルコースからアセチル−CoAに代謝する際に生じるレドックス当量を、嫌気条件下では大腸菌により再び酸化できないからである。前記方法では、反応を触媒する酵素により、アセトアセチルから分裂したCoAが再び受容体分子に移動する。 Hetero-expression of enzymes from C. acetobutylicum in E. coli catalyzing the formation of acetone starting from acetyl-CoA has been shown to result in about 150 mM acetone formation in these organisms (acetoacetate-decarboxylase, Acetyl-CoA / butyryl-CoA-transferase and thiolase). However, a large amount of acetate (50 mM) is also incidentally produced as a drawback (Bermejo LL, NE Welker, ET Papoutsakis. 1998. Clostridium acetobutyricum in E. coli for acetone production and acetate detoxification ATCC 824 gene expression, Appl. Env. Microbiol. 64: 1079-1085). Here, another drawback is that acetone is produced only under aerobic conditions. This is because the redox equivalent generated when metabolizing glucose to acetyl-CoA cannot be oxidized again by E. coli under anaerobic conditions. In the method, CoA cleaved from acetoacetyl is transferred again to the receptor molecule by an enzyme that catalyzes the reaction.
アシル−CoAを分離する酵素
アシル−CoAを加水分解できる酵素は、例えば、アシル−CoA−チオエステラーゼ又はアシル−CoA−チオキナーゼであることができる。アシル−CoAの加水分解との主な違いは、アシル−CoA−チオエステラーゼ又はアシル−CoA−合成酵素/アセチル−CoA−チオキナーゼにより、キナーゼの場合にATPもしくはGTPが形成されることである。それというのも、アセトアセチル−CoAの加水分解はATP(−31.8kJ)の加水分解と比べて−44kJの高いΔGo’値を有するからである。
Enzyme that separates acyl-CoA The enzyme capable of hydrolyzing acyl-CoA can be, for example, acyl-CoA-thioesterase or acyl-CoA-thiokinase. The main difference from acyl-CoA hydrolysis is that acyl-CoA-thioesterase or acyl-CoA-synthase / acetyl-CoA-thiokinase forms ATP or GTP in the case of kinases. This is because the hydrolysis of acetoacetyl-CoA has a higher ΔGo ′ value of −44 kJ compared to the hydrolysis of ATP (−31.8 kJ).
アセトアセチル−CoA−加水分解酵素(EC 3.1.2.11)
この酵素は、アセトアセチル−CoAからアセトアセテートとコエンザイムAへの加水分解を触媒するが、CoA−分子は同時に、例えばカルボン酸のような受容体分子に転用されない。
Acetoacetyl-CoA-hydrolase (EC 3.1.2.11)
This enzyme catalyzes the hydrolysis of acetoacetyl-CoA to acetoacetate and coenzyme A, but the CoA-molecules are not diverted simultaneously to acceptor molecules such as carboxylic acids.
アシル−CoA−チオエステラーゼ(EC 3.1.2.18)
インフルエンザ菌由来のタンパク質YbgCは、短鎖分子に特異的なアシル−CoA−チオエステラーゼ(EC 3.1.2.18)であり、これはブチリル−CoAとβ−ヒドロキシブチラート−CoAを基質として受容する。これらの基質のKm値は24mMもしくは20mMである(Zhuang et al. (2002)、アシル‐コエンザイムAチオエステルの加水分解を触媒する、インフルエンザ菌のtol-pal遺伝子クラスターのybgC遺伝子によりコードされたYbgCタンパク質、FEBS Lett. 516:161-3)。
Acyl-CoA-thioesterase (EC 3.1.2.18)
The protein YbgC from Haemophilus influenzae is an acyl-CoA-thioesterase (EC 3.1.2.18) specific for short-chain molecules, which accepts butyryl-CoA and β-hydroxybutyrate-CoA as substrates. These substrates have a Km value of 24 mM or 20 mM (Zhuang et al. (2002), YbgC protein encoded by the ybgC gene of the H. influenzae tol-pal gene cluster catalyzing the hydrolysis of acyl-coenzyme A thioesters. , FEBS Lett. 516: 161-3).
枯草菌でも、アミノ酸配列 配列番号1及び相応のcDNA−配列 配列番号2を有するチオエステラーゼII(TEIIsrf)が記述されていて、これはペプチド−抗生物質であるサーファクチンを形成する非リボソーム型ペプチド合成酵素と会合して存在する(Schwarzer D., H. D. Mootz, U. Linne, M. A. Marahiel. 2002. II型チオエステラーゼによるミスプライムされた非リボソーム型ペプチド合成酵素の変性、PNAS 99: 14083-14088 アシル−CoA−合成酵素/アシル−CoA−チオキナーゼ(AMP−形成下;EC 6.2.1.2, GDP形成下;EC 6.2.1.10)。 In B. subtilis, thioesterase II having the amino acid sequence SEQ ID NO: 1 and the corresponding cDNA- SEQ SEQ ID NO: 2 (TEII srf) is being written, this peptide - non-ribosomal peptide to form a surfactin is an antibiotic Present in association with a synthase (Schwarzer D., HD Mootz, U. Linne, MA Marahiel. 2002. Denaturation of misprimed nonribosomal peptide synthase by type II thioesterase, PNAS 99: 14083-14088 acyl -CoA-synthetic enzyme / acyl-CoA-thiokinase (under AMP-formation; EC 6.2.1.2, under GDP formation; EC 6.2.1.10).
挙げられた2つの酵素の物理的機能は、アシル−CoA−合成酵素にあるが、しかし、例えばこの酵素では、ATPを形成しながら逆の加水分解反応を触媒する例えばトリカルボン酸サイクルでのスクシニル−CoA−チオキナーゼのようなものが公知である。これまでに、in vitroでもin vivoでも、アセトアセテートと遊離コエンザイムAを形成しながらこれらのアセトアセチル−CoAを加水分解できる上記の酵素クラスは検出されていない。 The physical function of the two enzymes mentioned is in the acyl-CoA-synthesizing enzyme, but for example this enzyme catalyzes the reverse hydrolysis reaction while forming ATP, for example succinyl- in the tricarboxylic acid cycle. Something like CoA-thiokinase is known. To date, neither the above-mentioned enzyme classes capable of hydrolyzing these acetoacetyl-CoA while forming free coenzyme A with acetoacetate have been detected either in vitro or in vivo.
AMP−形成下にアシル−CoA−合成酵素によるポリヒドロキシアルカンの分解は、シノルヒゾビウム・メリロティ(Sinorhizobium meliloti)由来のAcsA2に関して記載されている(Aneja et al. (2002)、シノルヒゾビウム・メリロティにおいて、L-(+)-3-ヒドロキシブチレートを利用するアセトアセチルコエンザイムA合成酵素依存性経路の同定、J. Bacteriol. 184: 1571-7)。 Degradation of polyhydroxyalkanes by acyl-CoA-synthesizing enzymes under AMP-formation has been described for AcsA2 from Sinorhizobium meliloti (Aneja et al. (2002), in Shinorhizobium meriroti, L- Identification of an acetoacetyl coenzyme A synthase-dependent pathway utilizing (+)-3-hydroxybutyrate, J. Bacteriol. 184: 1571-7).
緑濃菌由来の更なる精製酵素では、短鎖分子に特異的なアシル−CoA−合成酵素/アシル−CoA−チオキナーゼを検出できた(AMP形成下;EC 6.2.1.2)。この酵素は、ブチリル−CoAとβ−ヒドロキシブチリル−CoA及び2−ケトブチレートの両方を基質として受容し、それぞれ10、25及び25μMという極めて低いKm値を有する(Shimizu et al. (1981). Butyryl-CoA synthetase of Pseudomonas aeruginosa-purification and characterization. Biochem. Biophys. Res. Commun. 103: 1231-7)。 A further purified enzyme from green bacterium could detect acyl-CoA-synthase / acyl-CoA-thiokinase specific for short-chain molecules (under AMP formation; EC 6.2.1.2). This enzyme accepts both butyryl-CoA and β-hydroxybutyryl-CoA and 2-ketobutyrate as substrates and has very low Km values of 10, 25 and 25 μM, respectively (Shimizu et al. (1981). Butyryl -CoA synthetase of Pseudomonas aeruginosa-purification and characterization. Biochem. Biophys. Res. Commun. 103: 1231-7).
従って、本発明の課題は、アセチル−CoAから出発するアセトン合成用に簡易化された新規代謝法を提供することであった。 The object of the present invention was therefore to provide a new metabolic method simplified for the synthesis of acetone starting from acetyl-CoA.
本発明の説明
本明細書で記載された発明は、組換え酵素技法により改善されたアセトンの生産を扱う:アセチル−CoAから出発し、アセトアセチル−CoAを介してアセトアセテートが生じ、これは引き続きアセトンとCO2に変換される。
DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention described herein deals with improved acetone production by recombinant enzyme techniques: starting from acetyl-CoA, acetoacetate is produced via acetoacetyl-CoA, which continues to be It is converted into acetone and CO 2.
従って、本発明の対象は、請求項1に記載されたようなアセトンを製造する方法である。前記方法では、本発明による方法の方法工程Bを可能にする請求項18に記載の酵素の使用ならびに請求項18に記載の核酸配列、また請求項19に記載の核酸配列(その翻訳生成物は本発明の方法を触媒できる)の使用である。
The subject of the present invention is therefore a process for producing acetone as described in
本発明による方法は、慣習的な系ではアセトアセチル−CoAをアセトアセテートに変換し、かつ2つのサブユニットから成るブチレート−アセトアセテート−CoA−トランスフェラーゼが1つの酵素によって変換されるという利点を有し、その活性はモノマーとして機能できる。 The method according to the invention has the advantage that in conventional systems acetoacetyl-CoA is converted to acetoacetate and the two subunit butyrate-acetoacetate-CoA-transferase is converted by one enzyme. Its activity can function as a monomer.
これにより、本発明による方法は所定の系でアセトンの収率が公知のブチレート−アセトアセテート−CoA−トランスフェラーゼよりも高いという更なる利点を有する。もう1つの利点は、生産プロセスの際のアセテート:アセトンの割合がアセトンに有利になるようにシフトすることである。 Thereby, the process according to the invention has the further advantage that the yield of acetone in a given system is higher than the known butyrate-acetoacetate-CoA-transferase. Another advantage is that the acetate: acetone ratio during the production process is shifted in favor of acetone.
本発明による方法の更なる利点は、ブタノールとエタノールから分けられたアセトン合成、従って微生物生産者を使用する際に、これらが付随して生じるアルコール性副生成物により被害を受けないことである。これは培地中で高い生成物濃度を生じ、ひいては改善された空時収率につながる。 A further advantage of the process according to the invention is that when using acetone synthesis separated from butanol and ethanol and thus microbial producers, they are not damaged by the concomitant alcoholic by-products. This results in a high product concentration in the medium, which in turn leads to an improved space time yield.
ブタノールとエタノールから分けてアセトンを製造するもう1つの利点は、最も簡素化された発酵プロトコールならびに生成物の容易な単離と加工である。それというのも、アルコール性副生成物を分離しなくてよいからである。従って、これは従来のABE−発酵での生成物の分離と比べて少ないエネルギーしか必要としない。更に、本発明による方法は、該方法を好気性でも嫌気性でも優れて培養でき、かつ遺伝子複製に最も多様な可能性があり、従って更なる改善の可能性が公知である特に良好に特徴付けられた種々の微生物で実施できることが有利である。再生する原料からアセトンを効率的に、発酵によって製造することは工業化学的に環境に良く、かつ資源に配慮した生産に貢献する。 Another advantage of producing acetone separately from butanol and ethanol is the most simplified fermentation protocol as well as easy isolation and processing of the product. This is because the alcoholic by-product does not have to be separated. This therefore requires less energy compared to product separation in conventional ABE-fermentation. Furthermore, the method according to the invention is particularly well characterized in that the method can be cultivated excellently both aerobically and anaerobically and has the most diverse possibilities for gene replication and therefore further improvements are known. It is advantageous to be able to carry out with the various microorganisms produced. Producing acetone efficiently from fermented raw materials by fermentation contributes to industrially environmentally friendly and resource-friendly production.
本発明によるアセトンの製法及び前記ポリペプチドの使用ならびに本発明による方法を実施するための核酸を以降に例示的に説明するが、本発明がこの例示的な実施態様に制限されるわけではない。本明細書の説明の範囲内に文献が挙げられる場合には、その内容が本発明の開示内容に完全に属するものとする。ポリペプチドとは、任意の鎖長のものを意味する。従って、このことは各々のタンパク質、酵素、特にアセトアセテート−CoA−加水分解酵素、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼにも解釈される。"自発的に行われる反応"とは、発エルゴン的化学反応であると解釈される。 The process for producing acetone according to the present invention and the use of said polypeptides and the nucleic acids for carrying out the process according to the present invention are exemplarily described hereinafter, but the present invention is not limited to this exemplary embodiment. In the event that a document is included within the scope of the description herein, the content shall be wholly belonging to the disclosure content of the present invention. A polypeptide means one having an arbitrary chain length. This is therefore interpreted for each protein, enzyme, in particular acetoacetate-CoA-hydrolase, acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl-CoA-thiokinase. “Spontaneous reaction” is interpreted as an ergonomic chemical reaction.
本発明は、次の方法工程:
A:アセチル−CoAを酵素反応させてアセトアセチル−CoAにし、
B:アセトアセチル−CoAを酵素反応させてアセトアセテートとCoAにし、
C:アセトアセテートを脱カルボキシル化してアセトンとCO2にする
を有する、アセチル−コエンザイムAから出発するアセトンを製造する方法を内容とし、前記方法は方法工程BでコエンザイムAが受容体分子に転用されないことを特徴する。
The present invention comprises the following method steps:
A: Acetyl-CoA is enzymatically reacted to acetoacetyl-CoA,
B: Acetoacetyl-CoA is enzymatically reacted to acetoacetate and CoA,
C: A method for producing acetone starting from acetyl-coenzyme A, comprising decarboxylating acetoacetate to acetone and CO 2 , wherein said method does not divert coenzyme A to a receptor molecule in method step B It is characterized by that.
本発明による方法では、方法工程Aでアセチル−CoAをアセトアセチル−CoAにする酵素反応にβ−ケトチオラーゼを使用することができる。クロストリジウム種由来のβ−ケトチオラーゼ、すなわちクロストリジウム属由来の微生物、特にクロストリジウム・アセトブチリカム又はクロストリジウム・ベイジェリンキが使用される。方法工程Aでの酵素反応は、ケトチオラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号16と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96、97、98、99又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒されるのが有利である。 In the method according to the invention, β-ketothiolase can be used in the enzymatic reaction in which acetyl-CoA is converted to acetoacetyl-CoA in method step A. Β-ketothiolase derived from Clostridium species, ie microorganisms from the genus Clostridium, in particular Clostridium acetobutylicum or Clostridium begerinki, are used. The enzymatic reaction in process step A has ketothiolase activity and is at least 90%, preferably at least 95%, more preferably up to 96, 97, 98, 99 or 100% with the amino acid sequence SEQ ID NO: 16. Advantageously catalyzed by polypeptides having amino acid sequences that are identical.
本発明による方法では、方法工程Cではアセトアセチル−CoAをアセトンとCO2にする反応にアセトアセテートデカルボキシラーゼを使用することができる。クロストリジウム種由来のアセトアセテートデカルボキシラーゼ、すなわちクロストリジウム属由来の微生物、特にクロストリジウム・アセトブチリカム又はクロストリジウム・ベイジェリンキが使用される。方法工程Cでの酵素反応は、アセトアセテートデカルボキシラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号18と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96、97、98、99又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒されるのが有利である。本発明による方法のもう1つの実施態様は、方法工程Cでの反応が自発的に行われることに特徴付けられる。 In the process according to the invention, a method step C, acetoacetyl -CoA it can be used acetoacetate decarboxylase reaction to acetone and CO 2. An acetoacetate decarboxylase derived from a Clostridium species, ie a microorganism from the genus Clostridium, in particular Clostridium acetobutylicum or Clostridium beigerinki is used. The enzymatic reaction in process step C has acetoacetate decarboxylase activity and is at least 90%, preferably at least 95%, more preferably 96, 97, 98, 99 or amino acid sequence SEQ ID NO: 18 or Advantageously, it is catalyzed by a polypeptide having an amino acid sequence that is up to 100% identical. Another embodiment of the process according to the invention is characterized in that the reaction in process step C takes place spontaneously.
アセトンを生産する本発明による方法は、方法工程BでコエンザイムAが受容体分子に転用されないことが優れている。このことは、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有する酵素を使用することで達成できる。意外にも、その活性がこれまでに記載されていない同様の酵素、例えば、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼの群から選択されるようなものも、同じく前記課題を解決することができる。従って、本発明による方法の有利な実施態様は、方法工程Bでの酵素反応が、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼにより触媒される。 The method according to the invention for producing acetone is excellent in that coenzyme A is not diverted to the receptor molecule in process step B. This can be achieved by using an enzyme having acetoacetate-CoA-hydrolase activity. Surprisingly, similar enzymes whose activity has not been previously described, such as those selected from the group of acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl-CoA-thiokinase, The said subject can be solved similarly. Thus, an advantageous embodiment of the process according to the invention is that the enzymatic reaction in process step B is acetoacetate-CoA-hydrolase, acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl-CoA-thiokinase Catalyzed by
本発明による方法の有利な実施態様では、方法工程Bでの酵素反応は、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号1と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96、97、98、99又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒される。本発明による方法の有利な実施態様では、方法工程Bでの酵素反応は、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号3と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96、97、98、99又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒される。特に有利な本発明による実施態様では、方法工程Bでの酵素反応は、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号5と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96、97、98、99又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒される。 In a preferred embodiment of the process according to the invention, the enzymatic reaction in process step B has acetoacetate-CoA-hydrolase activity and is at least 90%, preferably at least 95% with amino acid sequence SEQ ID NO: 1. Catalyzed by a polypeptide having an amino acid sequence that is up to%, more preferably up to 96, 97, 98, 99 or 100% identical. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the enzymatic reaction in process step B has acetoacetate-CoA-hydrolase activity and is at least 90%, preferably at least 95% with amino acid sequence SEQ ID NO: 3. Catalyzed by a polypeptide having an amino acid sequence that is up to%, more preferably up to 96, 97, 98, 99 or 100% identical. In a particularly advantageous embodiment according to the invention, the enzymatic reaction in process step B has acetoacetate-CoA-hydrolase activity and is at least 90%, preferably at least 95% with amino acid sequence SEQ ID NO: 5. And more preferably catalyzed by a polypeptide having an amino acid sequence that is 96, 97, 98, 99 or 100% identical.
前記方法は微生物により実施されるのが有利である。この方法に使用される微生物は、それ自体がアセトンを合成する能力を有することができるか、又は遺伝子経路エンジニアリングによりアセトンを形成できるようにさせている。これは、細胞濃度又は酵素の活性を高めることにより、アセテートとは独立に、アセチル−CoAから出発してアセトン合成を触媒することで達成される。 Advantageously, the method is carried out with microorganisms. The microorganisms used in this method can themselves have the ability to synthesize acetone, or have the ability to form acetone by genetic pathway engineering. This is accomplished by catalyzing acetone synthesis starting from acetyl-CoA, independently of acetate, by increasing cell concentration or enzyme activity.
有利には本発明による方法は、遺伝子的に変えられた微生物内で実施される。このようなものは、例えば、クロストリジウム・ジモモナス属、エシェリキア属、サルモネラ属、ロドコッカス属、シュードモナス属、バチルス属、乳酸桿菌属、腸球菌、アルカリゲネス属、クレブシエラ属、パエニバチルス属、アルトロバクター属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、ピチア属、カンジダ属、ハンゼヌラ属及びサッカロミセス属から選択される属から由来する。これらの種属の例示的な種類は、大腸菌、アルカリゲネス・ユートロフス、バチルス・リケニホルミス菌、パエニバチルス・マセランス、ロドコッカス・エリスロポリス、シュードモナス・プチダ、エンテロコッカス・フェシウム、エンテロコッカス・ガリナリウム、エンテロコッカス・フェカーリス、枯草菌及びサッカロミセス・セレビシエである。 Advantageously, the process according to the invention is carried out in a genetically altered microorganism. Such as, for example, Clostridium dimomonas sp., Escherichia sp., Salmonella sp., Rhodococcus sp. Derived from a genus selected from the genera Um, Brevibacterium, Pichia, Candida, Hansenula and Saccharomyces. Illustrative types of these genera are E. coli, Alkagenes eutrohus, Bacillus licheniformis, Paenibacillus macerans, Rhodococcus erythropolis, Pseudomonas petitda, Enterococcus faecium, Enterococcus galinarium, Enterococcus faecalis, Bacillus subtilis Saccharomyces cerevisiae.
本発明による方法では、大腸菌属、コリネバクテリウム・グルタミカム、クロストリジウム種、クロストリジウム・アセチクム、アセトバクテリウム・ウッディ、クロストリジウム・アセトブチリカム、クロストリジウム・ベイジェリンキ、ヤロウィア・リポリティカ、サッカロミセス種、サッカロミセス・セレビシエ及びピッチアパストリス、特に有利には"E. coli pUC19ayt"(例5と6参照のこと)から選択される生体を使用するのが有利である。 In the method according to the present invention, Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Clostridium species, Clostridium aceticum, Acetobacterium woody, Clostridium acetobutylicum, Clostridium begerinki, Yarrowia lipolytica, Saccharomyces species, Saccharomyces cerevisiae and Pitcha pastoris It is particularly advantageous to use a living body selected from “E. coli pUC19ayt” (see Examples 5 and 6).
組換え微生物は、当業者に公知の組換え遺伝子法により製造することができる。一般に、異種遺伝子を有するベクターは通常の形質転換法もしくはトランスフェクション法により細胞中に潜入させることができる。適切な方法は、Sambook等の(Molecular Cloning: A Laboratory Manual.第二版、Cold Spring Harbor Laboratory, 1989)に見出すことができる。使用される微生物は、突然変異誘発もしくは選択により、組換えDNA法により、又は両方の方法の組合せにより製造される菌株であることができる。突然変異誘発に関しては、突然変異誘発剤、例えば、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン又は紫外線のようなものの使用下に、従来のin vivo−突然変異誘発法を使用することができる。更に、in vitro法での突然変異誘発に関して、例えばヒドロキシルアミンでの処理(Miller, J. H.: A Short Course in Bacterial Genetics. A Laboratory Manual and Handbook for Escherichia coli and Related Bacteria, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1992)又は突然変異誘発性オリゴヌクレオチドでの処理(T. A. Brown: Gentechnologie fuer Einsteiger, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 1993)又はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、例えばNewton and Grahamの教書(PCR, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 1994)に記載されているようなものを使用する。 Recombinant microorganisms can be produced by recombinant gene methods known to those skilled in the art. In general, a vector having a heterologous gene can be infiltrated into a cell by an ordinary transformation method or transfection method. A suitable method can be found in Sambook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory, 1989). The microorganism used can be a strain produced by mutagenesis or selection, by recombinant DNA methods, or by a combination of both methods. For mutagenesis, conventional in vivo-mutagenesis methods can be used with the use of mutagens, such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine or UV light. it can. Furthermore, regarding in vitro mutagenesis, for example, treatment with hydroxylamine (Miller, JH: A Short Course in Bacterial Genetics. A Laboratory Manual and Handbook for Escherichia coli and Related Bacteria, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1992) or treatment with mutagenic oligonucleotides (TA Brown: Gentechnologie fuer Einsteiger, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 1993) or polymerase chain reaction (PCR), eg Newton and Graham textbook (PCR, Spektrum Akademischer Verlag , Heidelberg, 1994).
突然変異を形成する更なるマニュアルは、従来技術から、かつ遺伝子及び分子生物学の公知の教書、例えば、Knipperの教書("Molekulare Genetik", 第6版、Georg Thieme Verlag, シュツットガルト、ドイツ、1995年)、Winnacker("Gene und Klone", VCH、出版社、ヴィーンハイム、ドイツ、1990年)又はHagemann("Allgemeine Genetik", Gustav Fischer Verlag, シュツットガルト、1986年)から引き出すことができる。 Further manuals for forming mutations are known from the prior art and known textbooks of gene and molecular biology, for example the textbook of Knipper ("Molekulare Genetik", 6th edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Germany, 1995 ), Winnacker ("Gene und Klone", VCH, publisher, Wienheim, Germany, 1990) or Hagemann ("Allgemeine Genetik", Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1986).
in Vitro法を使用する際に、従来技術に記載されている遺伝子は、野生型菌株の単離した全体のDNAから出発してPCRを用いて増幅させ、場合により適切なプラスミドベクター内でクローン化し、かつ引き続きこのDNAは突然変異誘発法に課される。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いてDNA配列を増幅するマニュアルに関して、当業者は、Gaitの教書:オリゴヌクレオチド合成:A Practical Approach(IRL Press, Oxford, UK, 1984)及びNewton und Graham: PCR(Spektrum Akademischer Verlag、ハイデルベルク、ドイツ、1994年)に見出すことができる。同様に、Sambrook等による公知の教書(Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 第2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, USA, 1989年)に記載されているようなin-vitro-突然変異誘発の方法を使用することもできる。相応の方法は、例えば、Papworth等(Strategies 9(3), 3-4(1996年))により記載されているStratagene社(La Jolla, USA)の"Quik Change Site-Directed Mutagenesis Kit"のように、いわゆる"キット"の形で市販されている。 When using the in vitro method, the genes described in the prior art are amplified using PCR starting from the whole isolated DNA of the wild type strain and optionally cloned in an appropriate plasmid vector. And subsequently this DNA is subject to mutagenesis. With regard to manuals for amplifying DNA sequences using polymerase chain reaction (PCR), those skilled in the art will find Gait textbooks: Oligonucleotide synthesis: A Practical Approach (IRL Press, Oxford, UK, 1984) and Newton und Graham: PCR (Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Germany, 1994). Similarly, in-vitro- as described in a well-known textbook by Sambrook et al. (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, USA, 1989). Mutagenesis methods can also be used. A suitable method is, for example, “Quik Change Site-Directed Mutagenesis Kit” by Stratagene (La Jolla, USA) described by Papworth et al. (Strategies 9 (3), 3-4 (1996)). It is commercially available in the form of so-called “kits”.
同じく本発明の対象は、本発明により使用されるポリヌクレオチドを含有し、かつ場合によりバクテリア内で複製されるベクター、特にプラスミドである。同じく本発明の対象は、前記ベクターで形質転換された組換え微生物である。この場合に、ポリヌクレオチドは1つの又は複数のプロモーターの作用下に存在することができる。本発明の対象は、同様に前記のベクターで形質転換された組換え微生物である。これに関連して、"強化する"という用語は、相応のDNAによりコードされた微生物において、1つ以上の酵素又はタンパク質の細胞内部の活性もしくは濃度が増加することを意味する。これは、例えば、1つの遺伝子もしくは複数の遺伝子、1つのORFもしくは複数のPRFのコピー数が少なくとも1つのコピー分だけ増えることにより、また強いプロモーターが機能的に遺伝子と結合するか、又は高い活性を有する相応の酵素もしくはタンパク質をコードする1つの遺伝子又は対立遺伝子又はORFを使用することで、又は場合によりこれらの手法が組み合わされることにより行われる。大腸菌では、典型的にlac、tac及びtrpが強いプロモーターと称される。オープンリーディングフレーム(ORF)は、従来技術により何の機能も組み込むことができないタンパク質もしくはポリペプチド、又はリボ核酸がコードされた又はコードできるヌクレオチド配列の断片と称される。当該のヌクレオチド配列の断片に機能を組み込んだ後に、一般に遺伝子と称される。対立遺伝子とは、一般に所定の遺伝子の二者択一的な形であると解釈される。この形はヌクレオチド配列内での違いにより特徴がある。 The subject of the invention is also a vector, in particular a plasmid, containing the polynucleotide used according to the invention and optionally replicated in bacteria. The subject of the present invention is also a recombinant microorganism transformed with the vector. In this case, the polynucleotide can be present under the action of one or more promoters. The subject of the present invention is also a recombinant microorganism transformed with said vector. In this context, the term “enhance” means an increase in the intracellular activity or concentration of one or more enzymes or proteins in the microorganism encoded by the corresponding DNA. This is because, for example, the copy number of one gene or multiple genes, one ORF or multiple PRFs is increased by at least one copy, and a strong promoter functionally binds to the gene or is highly active. This is done by using a single gene or allele or ORF encoding the corresponding enzyme or protein with or optionally a combination of these techniques. In E. coli, lac, tac and trp are typically called strong promoters. An open reading frame (ORF) is referred to as a protein or polypeptide that cannot incorporate any function according to the prior art, or a fragment of a nucleotide sequence that encodes or can encode a ribonucleic acid. After incorporating the function into a fragment of the nucleotide sequence, it is generally called a gene. An allele is generally taken to be an alternative form of a given gene. This form is characterized by differences within the nucleotide sequence.
遺伝子産物とは、一般にヌクレオチド配列、すなわちORF、遺伝子又は対立遺伝子によりコードされたタンパク質又はコードされたリボ核酸である。強化、特に過剰発現の手法により、相応のタンパク質の活性又は濃度は、一般に野生型タンパク質に対して、もしくは相応の酵素もしくはタンパク質に関して組換えられていない微生物又は親株内のタンパク質の活性又は濃度に対して、少なくとも10%、25%、50%、75%、100%、150%、200%、300%、400%又は500%、最大で1000%又は2000%まで高くなる。組換えられていない微生物又は親株とは、本発明による強化又は過剰発現を行った微生物である解釈される。遺伝子又は遺伝子構造は、種々のコピー数を有するプラスミド内に存在するか、又は染色体内に組込まれかつ増幅させることができる。二者択一的に、更に当該の遺伝子の過剰発現は、培地組成物及び培養法の変更により達成することもできる。 A gene product is generally a nucleotide sequence, ie a protein encoded by an ORF, gene or allele, or encoded ribonucleic acid. By enhancement, particularly overexpression techniques, the activity or concentration of the corresponding protein is generally relative to the wild-type protein or to the activity or concentration of the protein in the microorganism or parent strain that has not been recombined with the corresponding enzyme or protein. At least 10%, 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 300%, 400% or 500%, up to 1000% or 2000%. A non-recombinant microorganism or parent strain is interpreted as a microorganism that has been enhanced or over-expressed according to the invention. The gene or gene structure can be present in plasmids with various copy numbers, or can be integrated and amplified in the chromosome. Alternatively, overexpression of the gene can also be achieved by changing the medium composition and culture method.
本発明の対象は、遺伝子的に改変した微生物において、上記のように方法工程A〜Cを実施できる酵素のタンパク質をコードする核酸を発現する方法である。 The subject of the present invention is a method for expressing a nucleic acid encoding a protein of an enzyme capable of carrying out process steps A to C as described above in a genetically modified microorganism.
本発明による方法は、微生物が少なくとも1つのポリペプチドのタンパク質をコードする少なくとも1つの核酸a
(ケトチオラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号16と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%、有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する)
少なくとも1つのポリペプチドのタンパク質をコードする核酸b
(アセトアセテート−CoA−加水分解酵素、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼであるか、又はアセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号1と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%、有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有するか、又は
アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号3と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%、有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する、又は
アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号5と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%、有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する)及び
少なくとも1つのポリペプチドのタンパク質をコードする核酸c
(アセトアセテートデカルボキシラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列 配列番号18と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%、有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する)
を有することに特徴付けられ、その際、核酸a、b及びcは微生物中でポリペプチドの発現を保証するために使用される。
The method according to the invention comprises at least one nucleic acid a in which the microorganism encodes a protein of at least one polypeptide.
(Amino acid sequence having ketothiolase activity and having the amino acid sequence SEQ ID NO: 16 at least 90%, preferably at least 95%, preferably at least 95%, 97%, 98%, 99% or 100% identical. Have)
A nucleic acid b encoding a protein of at least one polypeptide
(Acetoacetate-CoA-hydrolase, acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl-CoA-thiokinase, or has acetoacetate-CoA-hydrolase activity and amino acid sequence Having an amino acid sequence identical to SEQ ID NO: 1 up to at least 90%, preferably at least 95%, preferably up to 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, or acetoacetate-CoA-hydrate An amino acid sequence having a degrading enzyme activity and having the amino acid sequence SEQ ID NO: 3 up to at least 90%, preferably at least 95%, preferably at least 96%, 97%, 98%, 99% or 100% identical Or having acetoacetate-CoA-hydrolase activity and amino acid sequence SEQ ID NO: 5 and at least 90%, preferably less Least 95%, preferably 96%, the 97%, 98%, 99% or having an amino acid sequence identical up to 100%) and nucleic acid encoding a protein of at least one polypeptide c
(Has acetoacetate decarboxylase activity and is at least 90%, preferably at least 95%, preferably 96%, 97%, 98%, 99% or 100% identical to amino acid sequence SEQ ID NO: 18 (Has an amino acid sequence)
Wherein the nucleic acids a, b and c are used to ensure the expression of the polypeptide in the microorganism.
これに関して、次のもの:
aa 配列17に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
bb ストリンジェントな条件下に、aaに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
cc 遺伝子コードの縮重なく、aaとbbで定義したDNA配列にハイブリダイズするDNA配列
から選択される核酸aを使用するのが有利である。
In this regard, the following:
aa DNA sequence described in sequence 17 or its complementary strand,
bb a DNA sequence that hybridizes under stringent conditions to the DNA sequence described in aa;
It is advantageous to use a nucleic acid a selected from a DNA sequence that hybridizes to the DNA sequence defined by aa and bb without the degeneracy of the cc gene code.
核酸cとして、次のもの:
dd 配列19に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
ee ストリンジェントな条件下に、ddに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
ff 遺伝子コードの縮重なく、ddとeeに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列
から選択されるものを使用するのが有利である。
As nucleic acid c, the following:
dd DNA sequence described in
ee DNA sequence that hybridizes to the DNA sequence described in dd under stringent conditions;
It is advantageous to use a DNA sequence that hybridizes to the DNA sequence described in dd and ee without the degeneracy of the genetic code.
核酸bとして、次のもの:
gg 配列2に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
hh ストリンジェントな条件下に、ggに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
ii 遺伝子コードの縮重なく、ggとhhに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列
から選択されるものを使用するのが有利であり、又は更に有利には次のもの:
jj 配列4に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
kk ストリンジェントな条件下に、jjに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
ll 遺伝子コードの縮重なく、jjとkkに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列
から選択されるものを使用するのが有利であり、又は特に有利には次のもの:
mm 配列6に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
nn ストリンジェントな条件下に、mmに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
oo 遺伝子コードの縮重なく、mmとnnに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列
から選択されるものを使用するのが有利である。
As nucleic acid b, the following:
gg DNA sequence described in
hh a DNA sequence that hybridizes under stringent conditions to the DNA sequence described in gg;
ii It is advantageous to use those selected from DNA sequences that hybridize to the DNA sequences described in gg and hh without the degeneracy of the genetic code, or more preferably:
jj DNA sequence described in sequence 4 or its complementary strand,
a DNA sequence that hybridizes to the DNA sequence described in jj under kk stringent conditions;
It is advantageous to use those selected from DNA sequences that hybridize to the DNA sequences described in jj and kk, without the degeneracy of the ll gene code, or particularly preferably:
mm DNA sequence described in
nn DNA sequence that hybridizes to the DNA sequence described in mm under stringent conditions;
It is advantageous to use those selected from DNA sequences that hybridize to the DNA sequences described in mm and nn without the degeneracy of the oo gene code.
本発明による方法の有利な実施態様では、核酸a、b及びcは、3つ全ての遺伝子産物の発現を可能にする1つのヌクレオチド鎖上にある。 In a preferred embodiment of the method according to the invention, the nucleic acids a, b and c are on a single nucleotide chain allowing the expression of all three gene products.
核酸a、b及びcは、1つのヌクレオチド鎖上にあり、かつこれは次のもの:
配列番号7による核酸配列を有するプラスミドpSKatt、
配列番号8による核酸配列を有するプラスミドpKSatt、
配列番号9による核酸配列を有するプラスミドpUC19att、
配列番号10による核酸配列を有するプラスミドpUC18att、
配列番号11による核酸配列を有するプラスミドpUC19ayt
を有する群から選択されるのが特に有利である。
Nucleic acids a, b and c are on one nucleotide chain and this is:
A plasmid pSKatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 7,
A plasmid pKSatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 8,
Plasmid pUC19att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 9,
Plasmid pUC18att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 10,
Plasmid pUC19ayt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 11
It is particularly advantageous to select from the group having
従って、本発明の対象は 配列番号7による核酸配列を有するプラスミドpSKatt、配列番号8による核酸配列を有するプラスミドpKSatt、配列番号9による核酸配列を有するプラスミドpUC19att、配列番号10による核酸配列を有するプラスミドpUC18att、及び配列番号11による核酸配列を有するプラスミドpUC19aytを有する核酸である。 Accordingly, the subject of the present invention is the plasmid pSKatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 7, the plasmid pKSatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 8, the plasmid pUC19att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 9, and the plasmid pUC18att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 10. And a nucleic acid having plasmid pUC19ayt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 11.
本発明のもう1つの対象は、アセトアセチル−CoAをアセトアセテートとコエンザイムAに酵素反応させるアシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼの使用である。殆どの酵素の高い基質特異性ゆえに、当業者にとってこれらのクラスの酵素がアセトアセテート−CoAが基質として認容されることは意外であり、かつ予見不可能であった。 Another subject of the invention is the use of acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthesizing enzyme or acyl-CoA-thiokinase, which enzymatically reacts acetoacetyl-CoA with acetoacetate and coenzyme A. Because of the high substrate specificity of most enzymes, it was unexpected and unpredictable for those skilled in the art that these classes of enzymes would accept acetoacetate-CoA as a substrate.
アセトアセチル−CoAをアセトアセテートとコエンザイムAに酵素反応させるアシル−CoA−チオエステラーゼ活性、アシル−CoA−合成酵素活性、又はアシル−CoA−チオキナーゼ活性を有するポリペプチドの使用が有利であり、その際、前記ポリペプチドは、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼであるか、又はアミノ酸配列 配列番号1と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する、又は
アミノ酸配列 配列番号3と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する、又は
アミノ酸配列 配列番号5と少なくとも90%まで、有利には少なくとも95%まで、更に有利には96%、97%、98%、99%又は100%まで同一であるアミノ酸配列を有する。
It is advantageous to use a polypeptide having an acyl-CoA-thioesterase activity, an acyl-CoA-synthesizing activity, or an acyl-CoA-thiokinase activity in which acetoacetyl-CoA is enzymatically reacted with acetoacetate and coenzyme A. The polypeptide is acetoacetate-CoA-hydrolase, acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl-CoA-thiokinase, or up to at least 90% with amino acid sequence SEQ ID NO: 1. Preferably having at least 95%, more preferably having an amino acid sequence identical to 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, or at least 90%, preferably with amino acid sequence
従って本発明の対象は、アセトアセチル−CoAのアセトアセテートとCoAへの反応にその遺伝子産物を利用するための、gg〜ooの群から選択される核酸bのうち少なくとも1つの使用でもある。 The subject of the present invention is therefore also the use of at least one of the nucleic acids b selected from the group gg to oo for utilizing the gene product for the reaction of acetoacetyl-CoA to acetoacetate and CoA.
以後の実施例では本発明を例示的に記載し、本発明はその利用範囲が全体の説明と請求項からもたらされるが、実施例に挙げられた実施態様に限定されるわけではない。 In the following examples, the present invention will be described by way of example, and the scope of the present invention is derived from the entire description and claims, but is not limited to the embodiments given in the examples.
実施例
例1:枯草菌由来のチオエステラーゼII(TEIIsrf)
この酵素を、枯草菌ATCC 21332内で非リボソーム型ペプチド−合成酵素と一緒に混合しサーファクチン(ペプチド−抗生物質)を形成した。Schwarzer等は、C末端にHis-Tagを有する目的タンパク質との融合を媒介するプラスミドpQE60内で相応の遺伝子をクローン化(pTEIIsrf)し、かつこのタンパク質(28kDa)を精製することができた(Schwarzer D., H. D. Mootz, U. Linne, M. A. Marahiel. 2002、II型チオエステラーゼによるミスプライムされた非リボソーム型ペプチド合成酵素の再生、PNAS 99: 14083-14088頁)。引き続く検査では、このタンパク質には基質としてのアセチル−CoAとプロピオニル−CoAで加水分解活性が検出された。
Example Example 1: Bacillus subtilis-derived thioesterase II (TEII srf)
This enzyme was mixed with non-ribosomal peptide-synthetic enzyme in Bacillus subtilis ATCC 21332 to form surfactin (peptide-antibiotic). Schwarzer, etc., cloned genes corresponding in the plasmid pQE60 which mediates fusion between the target protein with a His-Tag at the C-terminus and (pTEII srf), and it was possible to purify this protein (28 kDa) ( Schwarzer D., HD Mootz, U. Linne, MA Marahiel. 2002, regeneration of misprimed non-ribosomal peptide synthase by type II thioesterase, PNAS 99: 14083-14088). In subsequent tests, the protein was hydrolyzed with acetyl-CoA and propionyl-CoA as substrates.
配列番号13を有するプラスミドpTEIIsrfを、Schwarzer D, Mootz HD, Linne U, Marahiel MA(II型チオエステラーゼによるミスプライムされた非リボソーム型ペプチド合成酵素の再生、Proc Natl Acad Sci USA. 2002 Oct 29; 99(22): 14083-8)に記載されているように作成した。
. Plasmid PTEII srf having SEQ ID NO: 13, Schwarzer D, Mootz HD, Linne U, playback Marahiel MA (non-ribosomal peptide synthetase which is mispriming by type II thioesterase, Proc Natl Acad Sci USA 2002
LBAMP−培地中のE. Coli M15内でタンパク質の発現を30℃かつ150rpmにて行い、かつ0.6〜0.8の光学濃度(OD600nm)で1μM IPTGで誘発した。更に2時間後に培地を回収した。成長の際に得られたプローブでは成功したタンパク質発現が確認された。図3には、グラマシー染色後に、12%濃度のSDS−ポリアクリルアミドゲルに1つのレーン当たり粗抽出物15μlを載せたものが示されている;1:誘発前、2:誘発1時間後、3:誘発2時間後。 Protein expression in E. Coli M15 in LB AMP -medium was performed at 30 ° C. and 150 rpm and induced with 1 μM IPTG at an optical density of 0.6-0.8 (OD 600 nm ). After an additional 2 hours, the medium was collected. The probe obtained during growth confirmed successful protein expression. FIG. 3 shows a 12% SDS-polyacrylamide gel loaded with 15 μl of crude extract per lane after Gramercy staining; 1: before induction, 2: after 1 hour of induction, 3 : 2 hours after induction.
DTNB−アッセイ[(5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)]により、遊離SH−基で測定された予見の活性測定は、タンパク質の精製を必要とした。これは、FPLC担持したTEIIsrfの融合化His-Tagにより、Ni2+−NTA−アガロースにおける金属キレートアフィニティークロマトグラフィーによりイミダゾール勾配を増大させて行った。 The predictive activity measurement measured with the free SH-group by the DTNB-assay [(5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid)] required the purification of the protein, which was FPLC-supported TEII. This was done by increasing the imidazole gradient by metal chelate affinity chromatography on Ni 2+ -NTA-agarose with the fused His-Tag of srf.
このために、まず細胞を獲得(5000×g、15分、4℃)し、乾燥していない重量3ml/gを細胞分解緩衝液(50mM HEPES, 300mM NaCl, pH7.8)に懸濁させ、かつ場合により−20℃で貯蔵した。超音波処理(Sonicator Bandelin Sonopuls, Bandelin Berlin)により、細胞を分解し、かつ粗抽出物が遠心分離(30000×g、30分、4℃)により得られた。精製をFPLC−装置にて行った(Pharmacia Biotech GmbH)。製造者の指示に従って、相応して用意し、かつ平衡化した(50mM HEPES, 300mM NaCl, 30mM イミダゾール、pH7)Ni2+−NTA−アガロースカラム(Qiagen Superflow、カラム床体積5ml)に3.5ml粗抽出物を載せた。引き続き、カラムを平衡緩衝液50mlで洗浄した。溶出は、50mlを上回る直線状のイミダゾール−勾配で行った(50mM HEPES中30〜300mMイミダゾール、300 mM NaCl、pH7)。
For this purpose, cells were first obtained (5000 × g, 15 minutes, 4 ° C.), and an undried weight of 3 ml / g was suspended in a cytolysis buffer (50 mM HEPES, 300 mM NaCl, pH 7.8) And optionally stored at -20 ° C. Cells were lysed by sonication (Sonicator Bandelin Sonopuls, Bandelin Berlin) and a crude extract was obtained by centrifugation (30000 × g, 30 min, 4 ° C.). Purification was performed on an FPLC-apparatus (Pharmacia Biotech GmbH). 3.5 ml crude in a correspondingly prepared and equilibrated (50 mM HEPES, 300 mM NaCl, 30 mM imidazole, pH 7) Ni 2+ -NTA-agarose column (Qiagen Superflow,
図4の上の範囲には、Ni2+−NTA−アガロース(Qiagen Superflow、カラム床体積5ml Bettvolume 5ml)におけるFPLC−溶出プロフィールが示されている。ここで、プログラムは以下の通りである:洗浄0〜50ml、溶出30〜300mMイミダゾールで50〜100ml(線状勾配)及びフラクションサイズ1ml毎;下の範囲は、クーマシー染色した12%SDS−PAGE−Gelが描写されている。ここで、溶出フラクション23〜31個、1つのレーンあたりタンパク質1μgがプロットされている。
In the upper range of FIG. 4, the FPLC-elution profile in Ni 2+ -NTA-agarose (Qiagen Superflow,
得られたフラクションをまとめ、かつ活性測定に使用した。基質としてアセトアセチル−CoAを使用し、かつ比較にアセチル−CoAを使用した。DTNB−アッセイでは、酵素反応によりアセトアセテートもしくはアセテートに遊離するCoAの末端のスルフヒドリル基とDTNBを反応させて着色生成物にした。これは412nmの光度測定にて決定することができた。 The obtained fractions were collected and used for activity measurement. Acetoacetyl-CoA was used as a substrate and acetyl-CoA was used for comparison. In the DTNB-assay, a sulfhydryl group at the terminal of CoA released to acetoacetate or acetate by an enzymatic reaction was reacted with DTNB to give a colored product. This could be determined by photometric measurement at 412 nm.
以下のKm−値が決定された:アセチル−CoAでは2・10-4mol・1-1(0.2mM)、アセトアセチル−CoAでは7.7・10-4mol・1-1(0.77mM)。従って、TEIIsrfは、アセチル−CoAに対して高い基質親和性を有した。図5には、基質であるアセチル−CoAとアセトアセチル−CoAに関して、TEIIsrfのKm値を算出するラインウィーヴァー・ブルク−図が示されている。 The following Km-values were determined: 2 · 10 −4 mol · 1 −1 (0.2 mM) for acetyl-CoA and 7.7 · 10 −4 mol · 1 −1 (0.77 mM) for acetoacetyl-CoA. . Therefore, TEII srf had high substrate affinity for acetyl-CoA. 5 shows, with respect acetyl -CoA and acetoacetyl -CoA a substrate, the line Weaver, Burg calculates a Km value of TEII srf - Figure is shown.
例2:シノルヒゾビウム・メリロティ(Sinorhizobium meliloti)由来のアセトアセチル−CoA−合成酵素(AACS)
アミノ酸配列 配列番号3を有するアセトアセチル−CoA−合成酵素(AACS)と、シノルヒゾビウム・メリロティ由来の相応のcDNA−配列 配列番号4は、ATPを消費しながらアセトアセテートとコエンザイムAの反応を触媒してアセトアセチル−CoAとAMPにする。しかし本発明の範囲内では逆の反応に関心があった。
Example 2: Acetacetyl-CoA-synthesizing enzyme (AACS) from Sinorhizobium meliloti
The acetoacetyl-CoA-synthesizing enzyme (AACS) having the amino acid sequence SEQ ID NO: 3 and the corresponding cDNA-sequence SEQ ID NO: 4 derived from Sinorhizobium meriroti catalyze the reaction of acetoacetate and coenzyme A while consuming ATP. Acetoacetyl-CoA and AMP. However, the reverse reaction was of interest within the scope of the present invention.
相応の遺伝子acsA2は、Aneja, P. R. Dziak, G. Q. Cai, T. C. Charless, 2002に記載されているように発現ベクターpET30Xa/LIC内でクローン化させた。シノルヒゾビウム・メリロティ内でL−(+)−3−ヒドロキシブチレートを利用するアセトアセチルコエンザイムA合成酵素−依存性経路の同定は、J. Bacteriol. 184: 1571-1577頁に開示されている。このように得られたプラスミド"pRD112"は、目的タンパク質のN−末端とHis-Tagの融合を媒介し、これは更にNi2+−NTA−アガロースにおけるアフィニティークロマトグラフによる精製を可能にする。 The corresponding gene acsA2 was cloned in the expression vector pET30Xa / LIC as described in Aneja, PR Dziak, GQ Cai, TC Charless, 2002. The identification of an acetoacetyl coenzyme A synthase-dependent pathway utilizing L-(+)-3-hydroxybutyrate within the Sinorhizobium meriroti is disclosed in J. Bacteriol. 184: 1571-1577. The plasmid “pRD112” thus obtained mediates the fusion of the N-terminus of the protein of interest with the His-Tag, which further allows purification by affinity chromatography on Ni 2+ -NTA-agarose.
E. Coli BL21(DE3)−細胞内でのタンパク質の発現は、37℃及び180Upmで行った。0.5〜0.6の光学濃度(OD600nm)で培地を1mM IPTGで誘発し、引き続き3時間インキュベートした。成功したタンパク質(約72kDa)の発現からは成長の間に得られたプローブが検出された。 E. Coli BL21 (DE3) —Expression of the protein in the cells was performed at 37 ° C. and 180 Upm. The medium was induced with 1 mM IPTG at an optical density of 0.5-0.6 (OD 600 nm ) and subsequently incubated for 3 hours. Probes obtained during growth were detected from successful expression of the protein (approximately 72 kDa).
図6には、クーマシー染色後の7.5%濃度SDS−PAGE−ゲルが記載されている;1つのレーン当たり粗抽出物15μg(速い細胞溶解)をプロットした。1:誘発前、2:誘発後1時間、3:誘発後2時間。 FIG. 6 describes a 7.5% strength SDS-PAGE-gel after Coomassie staining; 15 μg of crude extract per lane (fast cell lysis) was plotted. 1: Before induction, 2: 1 hour after induction, 3: 2 hours after induction.
精製は、TEIIsrfのものに倣って、Ni2+−NTA−アガロースにおける金属キレートアフィニティークロマトグラフィー及び20〜250mMイミダゾール勾配により行った(図7A)。この場合に2つのピーク(1と2)が現れ、それらのフラクションのタンパク質含有量を調べた。引き続く分析は、7.5%濃度のSDS−PA−ゲル内に示されている。特に1番目のピークでは更なるバンドの出現は約55kDaにおいてであった。これらのバンドは、2番目のピークでは著しく弱いか又は全く生じなかったので、これらのピークの相応するフラクションを合わせ、かつ活性測定に使用した。基質として再びアセトアセチル−CoAを使用し、かつ比較のためにアセチル−CoAをDTNB−アッセイで使用した。Km−値の測定は、基質としてのアセチル−CoAでは7・10-4mol・1-1(0.7mM)の値が得られた。それに対して、アセトアセチル−CoAでは測定した値はKm−値の測定に不十分であった。しかし、酵素とアセトアセチル−CoAとの特異的活性は、単に0.0038μmol・分-1・mg-1であったので、相応の遺伝子とクロストリジウム遺伝子を組み合わせるクローン化にシノルヒゾビウム・メリロティ由来のAACSを更に使用することを除いた。図7には、E.Coli由来のAACSの精製が示されていて、上の範囲は、Ni2+−NTA−アガロース(Qiagen Superflow、カラム床体積5ml)におけるFPLC−溶出プロフィールを示している。その際、プログラムは以下の通りである:洗浄0〜100ml、溶出20〜250mMイミダゾールで100〜150ml(線状勾配)及びフラクションサイズ1ml毎で示されている;下の範囲は、銀染色した後の7.5%SDS−PAGE−Gelが示されている。ここで、選択されたピーク1とピーク2の溶出フラクションは、1つのレーン当たりタンパク質1μgである。RE:粗抽出物、DL:通過。
Purification following the ones TEII srf, was performed by a metal chelate affinity chromatography and 20~250mM Imidazole gradient in Ni 2+ -NTA-agarose (Figure 7A). In this case, two peaks (1 and 2) appeared and the protein content of those fractions was examined. Subsequent analysis is shown in a 7.5% concentration SDS-PA-gel. Especially in the first peak, the appearance of a further band was at about 55 kDa. Since these bands were significantly weaker or did not occur at all in the second peak, the corresponding fractions of these peaks were combined and used for activity measurements. Again acetoacetyl-CoA was used as substrate and acetyl-CoA was used in the DTNB-assay for comparison. As for the measurement of Km-value, a value of 7 · 10 −4 mol · 1 −1 (0.7 mM) was obtained with acetyl-CoA as a substrate. On the other hand, the value measured with acetoacetyl-CoA was insufficient for the measurement of Km-value. However, since the specific activity of the enzyme and acetoacetyl-CoA was only 0.0038 μmol · min −1 · mg −1 , AAC derived from Sinorhizobium meriroti was used for cloning combining the corresponding gene and the clostridial gene. Except for further use. FIG. 7 shows the purification of AACS from E. coli, the upper range showing the FPLC-elution profile in Ni 2+ -NTA-agarose (Qiagen Superflow,
例3:インフルエンザ菌由来のアシル−CoA−チオエステラーゼYbgC
アミノ酸配列 配列番号5及び相応するcDNA−配列 配列番号6を有するインフルエンザ菌由来のYbgCタンパク質は、E. Coli由来の相応のタンパク質と類似性があった。これは細胞質タンパク質として、いわゆるTol-Pal−系に属する。これはグラム陰性細菌内で広く伝播し、細胞壁の完全性を保持するために重要であり、かつ場合によっては物質を周辺細胞質を介して輸送する際の機能を有する。それに対して、インフルエンザ菌内でのYbgCの機能ならびにTol-Pal−系の機能との可能性として有り得る関係は、これまでに発表されていない。しかしZhuang等の刊行物(2002)には、このタンパク質の触媒機能の試験及びチオエステラーゼ活性の分析が記載されている。この場合に、例えばプロピオニル−CoAとブチリル−CoA(Km値11〜24mM)のような単鎖脂肪族アシル−CoA−エステルのYbgCによる加水分解が示されている(Zhuang Z., F. Song, B. M. Martin, D. Dunaway-Mariano. 2002.インフルエンザ菌のtol-pol-遺伝子クラスターのybgC遺伝子にコードされたYbgCタンパク質は、アシル−コエンザイムAチオエステルの加水分解を触媒する、FEBS Lett. 516:161-163)。この目的の範囲内でアセチル−CoAとアセトアセチル−CoAの活性をin-vitro検出するには、新たなタンパク質の精製が前提となる。ゲノムDNAから出発して、他の発現系、すなわちNEB社(フランクフルト・アン・メイン)のIMPACTTM(Intein Mediated Purification with an Affinity Chitin-binding-Tag)系で遺伝子をクローン化した。その利点は、前記方法がその本来の形で、すなわちタグ無しで組換えタンパク質の簡単な精製を可能にすることにある。
Example 3: Acyl-CoA-thioesterase YbgC from Haemophilus influenzae
The YbgC protein from Haemophilus influenzae having the amino acid sequence SEQ ID NO: 5 and the corresponding cDNA-sequence SEQ ID NO: 6 was similar to the corresponding protein from E. Coli. This belongs to the so-called Tol-Pal-system as a cytoplasmic protein. This is widely propagated within Gram-negative bacteria, is important for maintaining cell wall integrity, and in some cases has a function in transporting substances through the surrounding cytoplasm. On the other hand, the possible relationship between the function of YbgC in H. influenzae and the function of the Tol-Pal-system has not been published so far. However, a publication by Zhuang et al. (2002) describes the testing of the catalytic function of this protein and the analysis of thioesterase activity. In this case, hydrolysis of single-chain aliphatic acyl-CoA-esters such as propionyl-CoA and butyryl-CoA (Km value 11-24 mM) with YbgC has been shown (Zhuang Z., F. Song, BM Martin, D. Dunaway-Mariano. 2002. YbgC protein encoded by the ybgC gene of the H. influenzae tol-pol-gene cluster catalyzes the hydrolysis of acyl-coenzyme A thioester, FEBS Lett. 516: 161- 163). In order to detect in-vitro activity of acetyl-CoA and acetoacetyl-CoA within the scope of this purpose, purification of a new protein is a prerequisite. Starting from genomic DNA, the gene was cloned in another expression system, namely the NEB (Frankfurt An Main) IMPACT ™ (Intein Mediated Purification with an Affinity Chitin-binding-Tag) system. The advantage lies in that the method allows simple purification of the recombinant protein in its original form, ie without a tag.
ベクターpTYB1(NEBフランクフルト・アン・メイン)内でのybgCのクローン化は、発現ならびに引き続くE.coli由来のアシル−CoA−チオエステラーゼYbgCの精製を可能にする。 Cloning of ybgC in the vector pTYB1 (NEB Frankfurt an Main) allows expression and subsequent purification of the acyl-CoA-thioesterase YbgC from E. coli.
遺伝子ybgcを、プライマーybgcTYB1Ndefw(ATA TAC ATA TGT TGG ATA ATG GCT TTT C)とybgcTYB1Xhorev(TCC GAA CTC GAG TTT TAA GTG ATG)を用いてゲノムDNAのPCRにより増幅した。この場合に、プライマーは、NdeI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはXhoI−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Taq−マスターミックス(Qiagen, Hilden)を製造者の指示に従い以下の条件で使用した:
約430Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_ybgcTYB, 410Bp)。引き続き、このプラスミドからybgc−断片を制限エンドヌレーアーゼNdeIとXhoIで切り取り、かつゲル溶出(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologye GmbH、製造者の指示に従い獲得 )した。ベクターpTYB1(7477Bp)を同様にNdeIとXhoIで切断(7439Bp)し、かつ引き続き製造者の指示に従ってレピッド・ライゲーションキット(Fermentas GmbH, St. Leon-Rot)の使用下に切断し、かつゲル溶出したybgc断片とライゲーションした。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地内で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(NdeI/XhoI)により検査し、かつシーケンス化した(Agowa GmbH、ベルリン)。生じたプラスミドをpTYBybgc(配列番号15)でマークし、かつ更なる形質転換にE. Coli BL21 DE3内で使用した。 A fragment of the expected size of about 430 Bp was obtained. This was first subcloned in the pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_ybgcTYB, 410Bp). The ybgc-fragment was subsequently excised from this plasmid with restriction endonucleases NdeI and XhoI and gel eluted (obtained according to the gel extraction kit, peqlab Biotechnologye GmbH, manufacturer's instructions). The vector pTYB1 (7477Bp) was similarly cut with NdeI and XhoI (7439Bp) and subsequently cut using the Rapid Ligation Kit (Fermentas GmbH, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions and gel eluted Ligated with the ybgc fragment. For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and plasmid-DNA was isolated. Isolated plasmids were checked by restriction analysis (NdeI / XhoI) and sequenced (Agowa GmbH, Berlin). The resulting plasmid was marked with pTYBybgc (SEQ ID NO: 15) and used in E. Coli BL21 DE3 for further transformation.
37℃で0.5mMのIPTGで約0.5のOD600nmにて誘発されるまでLBAMP−培地中のE. Coli BL21(DE3)内で発現を行い、その後に培地を20℃かつ150rpmで6時間更にインキュベートした。異種性を調べた融合タンパク質(約70kDa)はチキンに結合した。DTTの添加により、形態の変化が制限され、かつ引き続き溶出できる目的タンパク質(約15kDa)の切断部を誘発した。図8には、SDS−PAGE−ゲルが示されており、上の範囲は、YbgCの発現を分析したSDS−PAGEが記載されている。これはクーマシー染色後の10〜20%濃度の勾配−SDS−PA−ゲルである。これに1つのレーン当たり粗抽出物15μl(速い細胞溶解)を載せた。1:誘発前、2、3:誘発後6時間。下の部分には、銀染色後に、10〜20%濃度の勾配−SDS−PA−ゲル中のキチンカラムにおけるYbgCの精製の過程が記載されている。これを1つのレーン当たりタンパク質2μl(速い溶解)を載せた。−RE:粗抽出物、DL:通過、W:洗浄フラクション、溶出:タンパク質含有溶出フラクション(フラクションサイズ:1ml毎)。 Expression is performed in E. Coli BL21 (DE3) in LB AMP -medium with 0.5 mM IPTG at 37 ° C. until induced at an OD 600 nm of about 0.5, after which the medium is incubated at 20 ° C. and 150 rpm. Further incubation for 6 hours. The fusion protein (about 70 kDa) examined for heterogeneity bound to chicken. Addition of DTT induced a cleaved portion of the target protein (about 15 kDa) that limited the change in morphology and could subsequently be eluted. FIG. 8 shows an SDS-PAGE-gel, and the upper range shows SDS-PAGE obtained by analyzing the expression of YbgC. This is a gradient-SDS-PA-gel with 10-20% concentration after Coomassie staining. This was loaded with 15 μl of crude extract (fast cell lysis) per lane. 1: Before induction, 2, 3: 6 hours after induction. The lower part describes the process of purification of YbgC on a chitin column in a 10-20% gradient-SDS-PA-gel after silver staining. This was loaded with 2 μl protein (fast lysis) per lane. -RE: crude extract, DL: passage, W: wash fraction, elution: protein-containing elution fraction (fraction size: every 1 ml).
溶出フラクション中には、所望のタンパク質15kDaの他に、融合タンパク質のバンドと分裂したインテインドメインが示されたが、これをDTNB−アッセイでin vitro−活性測定に用いた。Km−値を算出する決定が定まらなかったが(データ表示なし)、基質としてのアセチル−CoAに関しては、5.3・10-4 mol・l-1(0.53 mM)のKm値、アセトアセチル−CoAに関しては、1.4・10-4 mol・l-1(0.14 mM)のKm値を算出できた。そのうえ直接の比較では、アセトアセチル−CoAに対する酵素の高い基質親和性を決定することができた。この結果は、YbgCを更なる検査でクローニングに加えることが出来ることを示している。 In the elution fraction, in addition to the desired protein of 15 kDa, a fusion protein band and a split intein domain were shown, which were used for in vitro activity measurement in the DTNB-assay. The decision to calculate the Km-value was uncertain (data not shown), but with respect to acetyl-CoA as the substrate, the Km value of 5.3 · 10 −4 mol·l −1 (0.53 mM), acetoacetyl- For CoA, a Km value of 1.4 · 10 −4 mol·l −1 (0.14 mM) was calculated. Moreover, a direct comparison was able to determine the enzyme's high substrate affinity for acetoacetyl-CoA. This result indicates that YbgC can be added to the cloning for further testing.
例4:発現ベクターを構築するためのクローニング攻略
E.Coli内でアセトンを生産するために、C.アセトブチリカム由来の遺伝子thlA(配列番号16のアミノ酸配列及び相応のcDNA−配列 配列番号17を有する遺伝子産物、チオラーゼA)及びadc(配列番号18のアミノ酸配列及び相応のcDNA−配列 配列番号19を有する遺伝子産物、アセトアセテート−デカルボキシラーゼ)と一緒に、適切なアシル−CoA−チオエステラーゼ又はアシル−CoA−合成酵素/アシル−CoA−チオキナーゼ遺伝子のクローン化を行った。このために、まずプラスミドpSKとpKSを選択した。これは実質的にマルチクローニングサイト(MCS)の方向とは異なるクローン化ベクターである。MCSは、それぞれ存在するlacZ’−遺伝子配列の内部にあり、これはβ−ガラクトシダーゼのN−末端断片をコードし、かつ組換えプラスミドのブルー・ホワイト−スクリーニングを可能にする。プロジェクトの範囲内での検査では、誘発可能なlac−プロモーターの制御下にクローン化遺伝子を発現することが重要である。このために、ベクターpsKを用意した。更に、プラスミドpKS内に挿入することにより、変異体が産生される。その際、該遺伝子は、C.アセトブチリカム由来の構築的なチオラーゼ−プロモータの制御下に実験するのがよい。
Example 4: Cloning strategy to construct an expression vector
In order to produce acetone in E. coli, the gene thlA from C. acetobutylicum (the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 and the corresponding cDNA-gene product having the sequence SEQ ID NO: 17, thiolase A) and adc (of SEQ ID NO: 18 A suitable acyl-CoA-thioesterase or acyl-CoA-synthetase / acyl-CoA-thiokinase gene clone together with the amino acid sequence and the corresponding cDNA-sequence gene product having the sequence number 19 (acetoacetate-decarboxylase) Made. For this purpose, plasmids pSK and pKS were first selected. This is a cloning vector that is substantially different from the direction of the multiple cloning site (MCS). Each MCS is within the existing lacZ'-gene sequence, which encodes the N-terminal fragment of β-galactosidase and allows blue-white-screening of recombinant plasmids. For testing within the scope of the project, it is important to express the cloned gene under the control of an inducible lac-promoter. For this purpose, a vector psK was prepared. Furthermore, mutants are produced by insertion into plasmid pKS. The gene should then be tested under the control of a constructive thiolase-promoter derived from C. acetobutylicum.
ベクター内でのそれぞれの遺伝子のクローン化は、連続的に行われる。このために、まず遺伝子を増幅するためのオリゴヌクレオチドを相応の切断部位を挿入しながら設計し、かつポリメラーゼ−連鎖反応を実施した。全ての断片を増幅し、かつ前記のようにベクター内でクローン化した。pSKの場合の攻略手法及び使用される制限切断部位は、図9に図式的に明示されている。同様に、プラスミドpKSを用いて行った。 Cloning of each gene in the vector is performed sequentially. For this purpose, oligonucleotides for gene amplification were first designed with the corresponding cleavage sites inserted and the polymerase chain reaction was carried out. All fragments were amplified and cloned into the vector as described above. The strategy for pSK and the restriction cleavage sites used are shown schematically in FIG. Similarly, this was performed using plasmid pKS.
以下に、クローン化工程を詳細に開示する:
プラスミドpKS内での遺伝子adc、teII、thIAのクローン化:
遺伝子adc(クロストリジウム・アセトブチリカム由来のアセトアセテート−デカルボキシラーゼ)、teIIsrf(枯草菌由来のチオエステラーゼII)及び
thIA(C.アセトブチリカム由来のチオラーゼ)を1つのベクターと一緒にクローン化し、かつ引き続きE.Coli中で発現させることが目的であった。
The cloning process is disclosed in detail below:
Cloning of genes adc, teII, thIA in plasmid pKS:
Gene adcs (acetoacetate from Clostridium acetobutylicum - decarboxylase), (thioesterase II from Bacillus subtilis) TEII srf and
The purpose was to clone thIA (thiolase from C. acetobutylicum) together with one vector and subsequently express it in E. coli.
アセトアセテート−デカルボキシラーゼ遺伝子adcを、プライマーAdcXhofwneu(CAT GCT CGA GAC GCG TTA CGT ATC)及びAdcAparevneu(GAT GGG GCC CTG AAT TCT ATT ACT TAA G)を用いてプラスミドpDrive_adc(配列番号20)のPCRにより増幅させた。この場合に、プライマーは、XhoI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはApaI−切断部位を3’−末端に挿入することを媒介した。製造者の指示に従い、4mM MgCl2を添加しながら、以下の条件でポリメラーゼGoTaq(Promega GmbH、マンハイム)を使用した:
約800Bpの予想したサイズの断片が得られた。これをゲル溶出(ゲル抽出キット; peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)し、かつ引き続きプラスミドpKSの場合と同じように制限エンドヌクレアーゼXhoIとApaIで切断(788Bp)し、かつベクターを付加的に脱燐した(Antarcticホスファターゼ、New England Biolabas GmbH、フランクフルト・アム・メイン、製造者の指示に従って)。続いて、このように処理したベクターと断片のライゲーションを製造者の指示に従ってT4−リガーゼ(New England Biolabas GmbH、フランクフルト・アム・メイン)を用いて行った。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。それぞれの反応物について、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を予め冷却した1.5ml反応容器に移し、かつ10μlのライゲーション反応物をこれに加えて慎重に混合し、かつ反応物を氷上で30分間インキュベートした。引き続き、42℃で90秒間ヒートショックを加え、かつその後に細胞を新たに氷上に2分間置き、これに予め温めたLB−培地0.5mlを加え、該反応物を37℃で60分間揺り動かしながらインキュベートした。各々の反応物のうち100〜300μlをLB−アンピシリン培地にプレーティングし、かつ37℃で一晩インキュベートした。得られたクローンを引き続きLB−アンピシリン液体培地中で育て、かつプラスミドDNAを以下のプロトコールに従って単離した:プラスミド−DNAの迅速な単離には、カラム精製なしに"Qiagen Mini-Kit"(Qiagen, Hilden)の工程の変法をBirnboim and Dolyに倣って使用した(Birnboim, H. C., J. Doly. 1979. A rapid alkaline extraction process for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic Acids Res. 7: 1513-1523)。単離したプラスミドを制限分析(ApaI/XhoI)により調べ、かつ引き続き陽性クローンをシーケンス化した(Agowa GmbH, ベルリン)。このプラスミドをpKSadcでマークしかつ以後のクローン化工程で使用した。 A fragment of the expected size of about 800 Bp was obtained. This is gel eluted (gel extraction kit; peqlab Biotechnologie GmbH, obtained according to manufacturer's instructions) and subsequently cleaved with restriction endonucleases XhoI and ApaI (788Bp) as in the case of plasmid pKS and the vector added (Antarctic phosphatase, New England Biolabas GmbH, Frankfurt am Main, according to the manufacturer's instructions). Subsequently, ligation of the vectors and fragments thus treated was performed using T4-ligase (New England Biolabas GmbH, Frankfurt am Main) according to the manufacturer's instructions. For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. For each reaction, 100 μl CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells are transferred to a pre-chilled 1.5 ml reaction vessel, and 10 μl ligation reaction is added to this and mixed carefully and the reaction The object was incubated on ice for 30 minutes. Subsequently, heat shock is applied at 42 ° C. for 90 seconds, and the cells are then placed on ice for 2 minutes, to which 0.5 ml of pre-warmed LB-medium is added, and the reaction is shaken at 37 ° C. for 60 minutes. Incubated. 100-300 μl of each reaction was plated on LB-ampicillin medium and incubated overnight at 37 ° C. The resulting clones were subsequently grown in LB-ampicillin liquid medium and plasmid DNA was isolated according to the following protocol: For rapid isolation of plasmid-DNA, "Qiagen Mini-Kit" (Qiagen , Hilden) was used following Birnboim and Doly (Birnboim, HC, J. Doly. 1979. A rapid alkaline extraction process for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic Acids Res. 7: 1513-1523). Isolated plasmids were examined by restriction analysis (ApaI / XhoI) and subsequently positive clones were sequenced (Agowa GmbH, Berlin). This plasmid was marked with pKSadc and used in subsequent cloning steps.
チオエステラーゼII遺伝子thIIsrfを、プライマーThIISalfw(CTT TTG TCG ACG GAT AAC AAT TTC ACA CAG A)とThIIXhorev(CTA TCA ACT CGA GTC CAA GCT CAG CTA ATT AA)を用いてプラスミドpTEIIsrfのPCRにより増幅した。この場合に、プライマーは、SalI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはXhoI−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Synergy−ポリメラーゼ(GeneCraft GmbH.、ルーディングハウゼン)を製造者の指示に従い以下の条件で使用した:
約850Bpの予想したサイズの断片が得られた。これをゲル溶出(ゲル抽出キット; peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)し、かつ引き続きプラスミドpKSadcの場合と同じように制限エンドヌクレアーゼSalI及びXhoIで切断(831Bp)し、かつベクターを付加的に脱燐した(シュリンプアルカリホスファターゼSAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot,製造者の指示に従って)。続いて、このように処理したベクターと断片のライゲーションを製造者の指示に従ってレピッド・ライゲーションキットを用いて行った(Fermentas GmbH, St. Leon-Rot)。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。それぞれの反応物から100〜300μlをLB−アンピシリン−培地上にプレーティングし、かつ一晩37℃でインキュベートした。得られたクローンを引き続きLB−アンピシリン液体培地中で育て、かつプラスミドDNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(XhoI/SalI)により調べ、かつ引き続き陽性クローンをシーケンス化した(Agowa GmbH, ベルリン)。このプラスミドをpKSadcteでマークしかつ以後のクローン化工程で使用した。 A fragment of the expected size of about 850 Bp was obtained. Gel elution (gel extraction kit; peqlab Biotechnologie GmbH, obtained according to manufacturer's instructions) and subsequent digestion with restriction endonucleases SalI and XhoI (831Bp) as in the case of plasmid pKSadc and additional vector (Shrimp alkaline phosphatase SAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot, according to the manufacturer's instructions). Subsequently, ligation of the vectors and fragments thus treated was performed using a rapid ligation kit according to the manufacturer's instructions (Fermentas GmbH, St. Leon-Rot). For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. 100-300 μl from each reaction was plated on LB-ampicillin-medium and incubated overnight at 37 ° C. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin liquid medium and plasmid DNA was isolated. Isolated plasmids were examined by restriction analysis (XhoI / SalI) and subsequently positive clones were sequenced (Agowa GmbH, Berlin). This plasmid was marked with pKSadcte and used in subsequent cloning steps.
チオエステラーゼ遺伝子teIAを、C.アセトブチリカム由来のゲノムDNAのPCRによりチオラーゼ−プロモーターを含めて増幅した。 The thioesterase gene teIA was amplified including the thiolase-promoter by PCR of genomic DNA from C. acetobutylicum.
C.アセトブチリカムからの染色体DNAの単離:
C.アセトブチリカムからの染色体DNAの単離は、原則的にバートラム(Bertram)により行った(Bertram, J. 1989、クロストリジウム・アセトブチリカムのDNAトランスファー及びトランスポゾン突然変異誘発系の開発、学位論文、ゲッティンゲン大学)。
Isolation of chromosomal DNA from C. acetobutylicum:
Isolation of chromosomal DNA from C. acetobutylicum was in principle performed by Bertram (Bertram, J. 1989, Development of Clostridium acetobutylicum DNA transfer and transposon mutagenesis system, dissertation, University of Gottingen) .
このために、細胞を2×YTG−嫌気培地中で育て、かつ約1.2のOD600で回収した。前記細胞を遠心分離により(5分間、5000×g、4℃)沈殿させた。細胞沈殿物を10mlの1×TAE緩衝液(10%[w/v]サッカロースで補充)で3回洗浄し、次に−20℃で貯蔵した。DNAはこのように処理した細胞懸濁液90mlから次のように得られた:
1.サッカロース含有1×TAE3.8ml中にペレットを懸濁
2.リゾザイム−RNase溶液1mlを添加
3.インキュベーション:30分、37℃
4.0.5M EDTA(pH 8.0)500μlを添加、40μlTris-HCl(pH 8.0)、30μl SDS(10%[w/v])
5.インキュベーション:10分、37℃
6.タンパク質分解酵素K溶液200μlを添加
7.インキュベーション:2時間、37℃
8.5M過塩素酸ナトリウム1.4mlを添加
9.氷にクロロホルム−イソアミルアルコール(24:1[v/v])7.3mlを添加
10.遠心分離:10分、5000×g、4℃
11.上の水相を除去
12.工程9〜11の2回目の繰り返し
13.1体積イソプロパノールの添加により水相からDNAの沈殿
14.インキュベーション:5分、室温
15.遠心分離:20分、16000×g、4℃
16.室温でペレットを乾燥、最大2時間
17.TE−緩衝液2ml中でペレットの懸濁
18.タンパク質分解酵素K−溶液200μlを添加
19.インキュベーション:37℃で一晩
20.A. dest.で4mlまで体積を増やす
21.3M酢酸ナトリウム600μlを添加(pH 5.2)
22.クロロホルム−イソアミルアルコールで3回抽出(工程9〜11参照)
23.1体積イソプロパノールの添加によりDNA沈殿
24.インキュベーション:5分、室温
25.遠心分離:20分、16000×g、4℃
26.96%(v/v)エタノールでペレットを2回洗浄(純粋な氷冷)
27.室温でペレットを乾燥、最大2時間
28.TE200μl中、ペレットを懸濁。
For this, cells were grown in 2 × YTG-anaerobic medium and harvested at an OD 600 of about 1.2. The cells were pelleted by centrifugation (5 minutes, 5000 × g, 4 ° C.). The cell pellet was washed 3 times with 10 ml of 1 × TAE buffer (supplemented with 10% [w / v] saccharose) and then stored at −20 ° C. DNA was obtained from 90 ml of the cell suspension thus treated as follows:
1. 1. Suspend the pellet in 3.8 ml of 1xTAE containing sucrose. 2. Add 1 ml of lysozyme-RNase solution. Incubation: 30 minutes, 37 ° C
4. Add 500 μl of 0.5 M EDTA (pH 8.0), 40 μl Tris-HCl (pH 8.0), 30 μl SDS (10% [w / v])
5. Incubation: 10 minutes, 37 ° C
6). 6. Add 200 μl of proteolytic enzyme K solution Incubation: 2 hours at 37 ° C
8. Add 1.4 ml of 8.5M sodium perchlorate. Add 7.3 ml of chloroform-isoamyl alcohol (24: 1 [v / v]) to ice. Centrifugation: 10 minutes, 5000 × g, 4 ° C.
11. Remove upper aqueous phase 12. 13. Second repeat of steps 9-11 13. Precipitation of DNA from aqueous phase by addition of 1 volume isopropanol Incubation: 5 minutes,
16. 17. Dry pellet at room temperature for up to 2 hours Suspend pellet in 2 ml TE-buffer 18. 20. Add 200 μl of proteolytic enzyme K-solution Incubation: overnight at 37 ° C. 20. Increase volume to 4 ml with A. dest. Add 600 μl of 21.3 M sodium acetate (pH 5.2)
22. Extraction with chloroform-isoamyl alcohol three times (see
DNA precipitation by addition of 23.1 volumes of isopropanol 24. Incubation: 5 minutes,
26. Wash pellet twice with 96% (v / v) ethanol (pure ice cold)
27. Dry pellets at room temperature,
PCRに使用したプライマーPthlAXmafw(CAT GAT TTC CCG GGG GTT AGC ATA TG)とPthlASalrev(CAG AGT TAT TTT TAA GTC GAC TTT CTA GCA C)は、XmaI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはSakI−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Taq−マスターミックス(Qiagen, Hilden)を製造者の指示に従い以下の条件で使用した:
約1400Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_PthlA)。引き続き、このプラスミドからthlA−断片を制限エンドヌレーアーゼXhoIとCfr9Iで再び切り取り(1397Bp)、かつゲル溶出(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologye GmbH、製造者の指示に従い獲得)した。プラスミドpKSadcteを同様にXhoIとCfr9Iで処理し、かつ付加的に脱燐した(シュリンプアルカリホスファターゼSAP、Fermentas GmbH, St. Leon-Rot、製造者の指示に従って)。これに続き、このように処理したベクターと断片を製造者の指示に従いレピッド・ライゲーションキットの使用下にライゲーションを行った(Fermentas GmbH, St. Leon-Rot)。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き、得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(SalI/Cfrl9I)により調べ、かつ引き続き陽性クローンをシーケンス化した(Agowa GmbH、ベルリン)。 A fragment of the expected size of about 1400 Bp was obtained. This was first subcloned into pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_PthlA). Subsequently, the thlA-fragment was cut from this plasmid again with restriction endonucleases XhoI and Cfr9I (1397Bp) and gel eluted (obtained according to the manufacturer's instructions, gel extraction kit, peqlab Biotechnologye GmbH). Plasmid pKSadcte was similarly treated with XhoI and Cfr9I and additionally dephosphorylated (Shrimp alkaline phosphatase SAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot, according to manufacturer's instructions). This was followed by ligation of the treated vectors and fragments according to the manufacturer's instructions using a rapid ligation kit (Fermentas GmbH, St. Leon-Rot). For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. Subsequently, the resulting clones were grown in LB-ampicillin-liquid medium and plasmid-DNA was isolated. Isolated plasmids were examined by restriction analysis (SalI / Cfrl9I) and positive clones were subsequently sequenced (Agowa GmbH, Berlin).
配列番号8を有するプラスミドをpKSattでマークし、かつ更なる形質転換用に種々のE.Coli菌株内で使用し、これを以後アセトンの形成に関して調べた。 The plasmid having SEQ ID NO: 8 was marked with pKSatt and used in various E. coli strains for further transformation, which was subsequently examined for the formation of acetone.
プラスミドpSK中での遺伝子adc、teIIsrf、thlAのクローン化:
3つの遺伝子をベクターpSK中でクローン化するために、まず既にpKS中に存在するadc−teIIsrf−断片を制限により、ApaIとSalIで切り取り(1625Bp)、かつゲル溶出し(ゲル抽出キット; peqlab Biotechnologie GmbH, 製造者の指示に従って獲得)、かつ同様に切断し、かつ脱燐したpSK−ベクター(SAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot, 製造者の指示に従って)中でライゲーションした。このために、クイックライゲーションキット(New England Biolabs GmbH、フランクフルト・アム・マイン)を製造者の指示に従って使用した。引き続き、得られたクローンを調べるために、これをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(ApaI/SalI)を用いて検査した。このように得られたプラスミドをpSKadcteでマークし、かつ以下のクローン化工程で更に使用した。
The plasmid pSK in a gene adc, teII srf, cloning of thlA:
In order to clone the three genes in the vector pSK, initially already adcs-TEII srf present in pKS - by restriction fragment, cut with ApaI and SalI (1625Bp), and gel eluted (Gel Extraction Kit; Peqlab Biotechnologie GmbH, obtained according to manufacturer's instructions), and ligated in similarly cut and dephosphorylated pSK-vector (SAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot, according to manufacturer's instructions). For this, a quick ligation kit (New England Biolabs GmbH, Frankfurt am Main) was used according to the manufacturer's instructions. Subsequently, in order to examine the resulting clones, they were grown in LB-ampicillin-liquid medium and plasmid-DNA was isolated. The isolated plasmid was examined using restriction analysis (ApaI / SalI). The plasmid thus obtained was marked with pSKadcte and further used in the following cloning step.
チオラーゼ−遺伝子thlAを、プライマーThlAXmafw(GTC GAC CCG GGT CAA AAT TTA GGA G)とThlASalrev(GCT TGT CGA ATT CAG ATC AGA G)を用いてプラスミドpDrive_thl(配列番号21)のPCRにより増幅した。この場合に、プライマーは、XmaI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはSalI−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Taq−マスターミックス(Qiagen, Hilden)を製造者の指示に従い以下の条件で使用した:
約1250Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_thlA)。引き続き、このプラスミドからthlA−断片を制限エンドヌレーアーゼXhoIとCfr9Iで再び切り取り(1243Bp)、かつゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。プラスミドpSKadcteを同様にXhoIとCfr9Iでマークし、かつ付加的に脱燐した(シュリンプアルカリホスファターゼSAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot、製造者の指示に従って)。引き続き、このように処理したベクターと断片のライゲーションを製造者の指示に従ってクイックライゲーションキット(New England Biolabs GmbH、フランクフルト・アム・マイン)の使用下に行った。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(SalI/Cfrl9I)により検査し、引き続き陽性クローンをシーケンス化した(Agowa GmbH、ベルリン)。配列番号7を有するプラスミドをpSKattでマークし、かつ更なる形質転換に種々のE. Coli−菌株内で使用した。 A fragment of the expected size of about 1250 Bp was obtained. This was first subcloned into pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_thlA). Subsequently, the thlA-fragment was cut from this plasmid again with restriction endonucleases XhoI and Cfr9I (1243Bp) and gel eluted (obtained according to the manufacturer's instructions, gel extraction kit, peqlab Biotechnologie GmbH). Plasmid pSKadcte was similarly marked with XhoI and Cfr9I and additionally dephosphorylated (Shrimp alkaline phosphatase SAP, Fermentas GmbH, St. Leon-Rot, according to manufacturer's instructions). Subsequently, the ligation of the vectors and fragments thus treated was carried out using a quick ligation kit (New England Biolabs GmbH, Frankfurt am Main) according to the manufacturer's instructions. For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. Isolated plasmids were examined by restriction analysis (SalI / Cfrl9I) and subsequently positive clones were sequenced (Agowa GmbH, Berlin). The plasmid with SEQ ID NO: 7 was marked with pSKatt and used in various E. coli strains for further transformation.
クロストリジウム遺伝子adc, ctfA/B及びthlAが既にクローン化されて存在する配列番号14を有するpUC18−構築物(pUCadc_ctfA/B_thlA; 図10参照)をベースとして、一方では付加的な変異体をベクターpUC19内で製造でき、その際この遺伝子カセットはlacプロモーターの制御下に発現した。更に、引き続き遺伝子ctfA/Bを特異的に切り取ることができ、適切な切断部位を断片に挿入した後に遺伝子teIIsrfもしくはybgCを挿入した(図9)。更にpUC18−構築物中で、本来のthlA−断片を取り除き、かつ"上流に"thl−プロモーター配列を含むthlA−断片と交換した。 Based on the pUC18-construct (pUCadc_ctfA / B_thlA; see FIG. 10) having the SEQ ID NO: 14 in which the clostridial genes adc, ctfA / B and thlA have already been cloned, are present, while additional mutants in the vector pUC19 The gene cassette was expressed under the control of the lac promoter. Moreover, continued could be cut to specific genes ctfA / B, insert a gene TEII srf or ybgC after inserting the appropriate cleavage site in fragment (Figure 9). In addition, in the pUC18-construct, the original thlA-fragment was removed and replaced with a thlA-fragment containing the "thl-promoter sequence" upstream.
図10は、pUC19−構築物の作成を図示している;上側は、プラスミドpUC19中で遺伝子カセットadc/ctfAB/thlAをクローン化する際の方法を図式説明したものであり、下側は、プラスミドpUC19actから出発して、teIIsrfもしくはybgCをクローン化する際の方法を図式説明したものである。 FIG. 10 illustrates the generation of the pUC19-construct; the upper diagram schematically illustrates the method for cloning the gene cassette adc / ctfAB / thlA in the plasmid pUC19, the lower one is the plasmid pUC19act. starting from one in which the TEII srf or ybgC been graphically describes how the time of cloning.
クローン化の詳細:
プラスミドpUC19actの構築
この基礎は配列番号14を有するプラスミドpUCadc_ctfA/B_thlAであり、これはアセトアセテート−デカルボキシラーゼ(adc)、CoA−トランスフェラーゼ(ctfA/B)及びチオラーゼ(thlA)のためのクロストリジウム遺伝子をベクターpUC18中でクローン化したものである。該遺伝子は、lacZ−遺伝子に対して反対方向でクローン化された。従って、遺伝子はlac−プロモーターの制御下に転写可能であり、adc_ctfA/B_thlA断片(3311Bp)を再び制限エンドヌクレアーゼSalIとEcoRIで切り取り、かつ同じ酵素で切断しておいたベクターpUC19内でライゲーションした(製造者の指示に従って、レピッドライゲーションキット;Fermentas GmbH, St. Leon-Rot)。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(SalI/EcoRI)により検査した。配列番号12を有するプラスミドをpUC19atcでマークし、かつ以後、種々のE.Coli菌株における形質転換に使用し、これを後でアセトンの形成について検査した。この場合に、アセトンを形成するクロストリジウム遺伝子を含んでいる構築物を、残りの構築物との比較として使用した。
Cloning details:
Construction of plasmid pUC19act This basis is the plasmid pUCadc_ctfA / B_thlA with SEQ ID NO: 14, which is a vector of clostridial genes for acetoacetate-decarboxylase (adc), CoA-transferase (ctfA / B) and thiolase (thlA) It was cloned in pUC18. The gene was cloned in the opposite direction relative to the lacZ-gene. The gene can therefore be transcribed under the control of the lac-promoter and the adc_ctfA / B_thlA fragment (3311Bp) was again cut with the restriction endonucleases SalI and EcoRI and ligated in the vector pUC19 which had been cut with the same enzymes ( Reply drying kit according to manufacturer's instructions; Fermentas GmbH, St. Leon-Rot). For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. The isolated plasmid was examined by restriction analysis (SalI / EcoRI). The plasmid having SEQ ID NO: 12 was marked with pUC19atc and was subsequently used for transformation in various E. coli strains, which were subsequently tested for the formation of acetone. In this case, the construct containing the clostridial gene forming acetone was used as a comparison with the rest of the construct.
プラスミドpUC18attの構築:
この基礎は配列番号14を有するプラスミドpUCadc_ctfA/B_thlAであり、これはアセトアセテート−デカルボキシラーゼ(adc)、CoA−トランスフェラーゼ(ctfA/B)及びチオラーゼ(thlA)のためのクロストリジウム遺伝子をベクターpUC18中でクローン化したものである。
Construction of plasmid pUC18att:
This basis is the plasmid pUCadc_ctfA / B_thlA with SEQ ID NO: 14, which clones the clostridial gene for acetoacetate-decarboxylase (adc), CoA-transferase (ctfA / B) and thiolase (thlA) in the vector pUC18 It has become.
チオエステラーゼII−遺伝子teIIsrfを、プライマーTeIIpUCBamfw(CAA TTG GGA TCC GAT AAC AAT TTC ACA CAG)とTeIIpUCAccrev(GAG ATC TGG TAC CCG GTT AAA TGA TCG GA)を用いたプラスミドpTEIIsrfのPCRにより増幅した。この場合に、プライマーは、BamHI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはAcc65I−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Synergy−ポリメラーゼ(GeneCraft GmbH、ルーディングハウゼン)を製造者の指示に従い以下の条件で使用した:
約800Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_thIIpUC)。引き続き、このプラスミドからthIIsrf−断片を制限エンドヌレーアーゼBamHIとAcc65Iで再び切り取り(776Bp)、かつゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。ベクターpUCadc_ctfA/B_thlAを同様に制限酵素BamHIとAcc65Iで処理し、ctfA/B−断片(1331Bp)を取り出した。反応物がアガロースゲル内に出現し、かつ残りのベクター(4633Bp)と一緒にバンドをゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。引き続き、ベクターと断片のライゲーションを製造者の指示に従ってレピッド・ライゲーションキット(Fermentas GmbH、St. Leon-Rot)の使用下に行った。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(BamHI/Acc65I)により検査した。生じたプラスミドpUC18att_subをthIA−断片とチオラーゼ−プロモーターのクローン化に更に使用した。 A fragment of the expected size of about 800 Bp was obtained. This was first subcloned into pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_thIIpUC). Subsequently, ThII from this plasmid srf - fragment again cut with the restriction end wetting over ase BamHI and Acc65I the (776Bp), and gel-eluted (Gel Extraction Kit, Peqlab Biotechnologie GmbH, won in accordance with the manufacturer's instructions). The vector pUCadc_ctfA / B_thlA was similarly treated with restriction enzymes BamHI and Acc65I to extract a ctfA / B-fragment (1331Bp). The reaction appeared in the agarose gel and the band was gel eluted with the remaining vector (4633Bp) (gel extraction kit, peqlab Biotechnologie GmbH, acquired according to manufacturer's instructions). Subsequently, ligation of the vector and the fragment was carried out using a rapid ligation kit (Fermentas GmbH, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions. For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. The isolated plasmid was examined by restriction analysis (BamHI / Acc65I). The resulting plasmid pUC18att_sub was further used for thIA-fragment and thiolase-promoter cloning.
チオラーゼ−プロモーターを含めたチオラーゼ−遺伝子thlAをC.アセトブチリカム由来のゲノムDNAのPCRにより増幅した。PCRに使用したプライマーPthlApUCSalfw(CAT GAT TTG TCG ACG GTT AGC ATA TG)とPthlApUCBamrev(CAG AGT TAT TTT TAA GGA TCC TTT CTA GC)は、SalI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはBamHI−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Taq−マスターミックス(Qiagen, Hilden)を製造者の指示に従い、2.5mM MgSO4を添加しながら以下の条件で使用した:
約1400Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_pthlApUC)。引き続き、このプラスミドからthlAsrf−断片を制限エンドヌレーアーゼSalIとBamHIで再び切り取り(1397Bp)、かつゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。前方の部分に構築されたプラスミドpUC18att_subからSalIとBamHIでチオラーゼ−断片(プロモーター無し、1217Bp)を切り取り、残ったベクター(4192Bp)をゲル溶出し、かつプロモーターを含むチオラーゼ断片(1397Bp)をライゲーションした(レピッド・ライゲーションキット製造者の指示に従って;Fermentas GmbH, St. Leon-Rot)。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(SalI/BamHI)により検査し、かつシーケンス化した(Agowa GmbH、ベルリン)。このプラスミドをpUC18att(配列番号10)でマークし、かつ更なる形質転換のために種々のE.Coli−菌株中で使用し、これを後でアセトンの形成について検査した。 A fragment of the expected size of about 1400 Bp was obtained. This was first subcloned into pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_pthlApUC). Subsequently, thlA from this plasmid srf - fragment again cut with the restriction end wetting over ase SalI and BamHI (1397Bp), and gel-eluted (Gel Extraction Kit, Peqlab Biotechnologie GmbH, won in accordance with the manufacturer's instructions). A thiolase-fragment (no promoter, 1217Bp) was excised from the plasmid pUC18att_sub constructed in the front part with SalI and BamHI, the remaining vector (4192Bp) was gel-eluted, and the thiolase fragment (1397Bp) containing the promoter was ligated ( According to the instructions of the manufacturer of the rapid ligation kit; Fermentas GmbH, St. Leon-Rot). For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. Isolated plasmids were checked by restriction analysis (SalI / BamHI) and sequenced (Agowa GmbH, Berlin). This plasmid was marked with pUC18att (SEQ ID NO: 10) and used in various E. coli strains for further transformation, which was later tested for the formation of acetone.
プラスミドpUC19attの構築
この基礎はプラスミドpUC19actであり、これはアセトアセテート−デカルボキシラーゼ(adc)、CoA−トランスフェラーゼ(ctfA/B)及びチオラーゼ(thlA)のためのクロストリジウム遺伝子をベクターpUC19中でクローン化したものである。
Construction of plasmid pUC19att This basis is plasmid pUC19act, which is a clone of the clostridial gene for acetoacetate-decarboxylase (adc), CoA-transferase (ctfA / B) and thiolase (thlA) in vector pUC19 It is.
teIIsrf−断片を、制限酵素BamHIとAcc65IでpJet_teIIpUCから切り取り(776Bp)、かつゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。ベクターpUC19actを同じ酵素で切断し、ctfA/B断片を取り出した。アガロース中での出現の後に、残ったベクターバンド(4633Bp)をゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。引き続き、ベクター断片とteIIpUC−断片のライゲーションを行った。このために、製造者の指示に従ってクイックライゲーションキット(New England Biolabs GmbH、フランクフルト・アム・マイン)を使用した。形質転換を上記のように行った。得られたクローンを検査するために、引き続きこれをLB−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(BamHI/Acc65I)により検査した。このように得られたプラスミドをpUC19att(配列番号9)でマークし、かつ更なる形質転換のために種々のE.Coli−菌株内で使用し、これを後でアセトンの形成について検査した。 TEII srf - fragments, restriction enzymes BamHI and Acc65I cut from pJet_teIIpUC in (776Bp), and gel-eluted (Gel Extraction Kit, Peqlab Biotechnologie GmbH, won in accordance with the manufacturer's instructions). The vector pUC19act was cleaved with the same enzyme, and the ctfA / B fragment was removed. After appearance in agarose, the remaining vector band (4633Bp) was gel eluted (gel extraction kit, peqlab Biotechnologie GmbH, obtained according to manufacturer's instructions). Subsequently, the vector fragment and the teIIpUC-fragment were ligated. For this, a quick ligation kit (New England Biolabs GmbH, Frankfurt am Main) was used according to the manufacturer's instructions. Transformation was performed as described above. In order to examine the resulting clones, they were subsequently grown in LB-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. The isolated plasmid was examined by restriction analysis (BamHI / Acc65I). The plasmid thus obtained was marked with pUC19att (SEQ ID NO: 9) and used in various E. coli strains for further transformation, which was later tested for the formation of acetone.
プラスミドPUC19aytの構築
このためにプラスミドpUC19attを形成した。
Construction of plasmid PUC19ayt For this purpose the plasmid pUC19att was formed.
インフルエンザ菌由来のアシル−CoA−チオエステラーゼYbgCの遺伝子ybgcを、プライマーybgcpUCBamfw(CTC TAG AAG GAT CCT GTT TAA CTT TAA G)とybgcpUCAccrev(ATT GGG TAC CTC ATT GCA TAC TCC G)を用いてゲノムDNAのPCRにより増幅した。この場合に、プライマーはBamHI−切断部位を増幅した断片の5’−末端に、もしくはAcc65I−切断部位を3’−末端に組込むことを媒介する。Taq−マスターミックス(Qiagen, Hilden)を製造者の指示に従い、以下の条件で使用した:
約490Bpの予想した大きさの断片が得られた。これをまず、製造者の指示に従いpJET−ベクター(Fermentas, St. Leon-Rot)内でサブクローン化した(pJet_ybgcpUC)。引き続き、このプラスミドからybgc−断片を制限エンドヌレーアーゼBamHIとAcc65Iで再び切り取り(465Bp)、かつゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。 A fragment of the expected size of about 490 Bp was obtained. This was first subcloned in pJET-vector (Fermentas, St. Leon-Rot) according to the manufacturer's instructions (pJet_ybgcpUC). Subsequently, the ybgc-fragment was cut from this plasmid again with restriction endonucleases BamHI and Acc65I (465 Bp) and gel eluted (gel extraction kit, peqlab Biotechnologie GmbH, obtained according to manufacturer's instructions).
ベクターpUC19attを同様に制限酵素BamHIとAcc65Iで処理し、teIIsrf−断片(468Bp)が得られた。反応物がアガロースゲル内に出現し、かつ残ったベクター(4633Bp)と一緒にバンドをゲル溶出した(ゲル抽出キット、peqlab Biotechnologie GmbH、製造者の指示に従い獲得)。引き続き、ベクターと断片のライゲーションを製造者の指示に従ってレピッド・ライゲーションキット(New England Biolabs GmbH、フランクフルト・アム・マイン)の使用下に行った。ライゲーション反応物10μl毎に、100μlのCaCl2−コンピテントE. ColiXL1-B−細胞を形質転換に使用した。引き続き得られたクローンをLB−アンピシリン−液体培地中で育て、かつプラスミド−DNAを単離した。単離したプラスミドを制限分析(BamHI/Acc65I)により検査し、かつシーケンス化した(Agowa GmbH、ベルリン)。生じたプラスミドをpUC19ayt(配列番号11)でマークし、かつ更なる形質転換のために、種々のE.Coli−菌株で使用し、これを後でアセトンの形成について検査した。 The vector pUC19att was treated in the same restriction enzymes BamHI and Acc65I, teII srf - fragment (468Bp) was obtained. The reaction appeared in the agarose gel and the band was gel eluted with the remaining vector (4633 Bp) (gel extraction kit, peqlab Biotechnologie GmbH, acquired according to manufacturer's instructions). Subsequently, ligation of vectors and fragments was performed using a rapid ligation kit (New England Biolabs GmbH, Frankfurt am Main) according to the manufacturer's instructions. For every 10 μl of ligation reaction, 100 μl of CaCl 2 -competent E. ColiXL1-B-cells were used for transformation. The resulting clone was subsequently grown in LB-ampicillin-liquid medium and the plasmid-DNA was isolated. The isolated plasmid was checked by restriction analysis (BamHI / Acc65I) and sequenced (Agowa GmbH, Berlin). The resulting plasmid was marked with pUC19ayt (SEQ ID NO: 11) and used with various E. coli strains for further transformation, which was later tested for the formation of acetone.
プラスミド構築物に関する概要は表1にまとめられている。 A summary of the plasmid constructs is summarized in Table 1.
表1:プラスミド構築物
プラスミド 大きさ(Bp) インサート プロモーター
pSKatt 5771 teIIsrf(adc, thlA) lac
pKSatt 5925 teIIsrf(adc, thlA) thl
pUC19att 5409 teIIsrf(adc, thlA) lac
pUC18att 5589 teIIsrf(adc, thlA) thl
pUC19ayt 5101 ybgC(adc, thlA) lac
pUC19act 5964 ctfA/B(adc, thlA) lac
Table 1: Plasmid constructs Plasmid size (Bp) Insert promoter
pSKatt 5771 teII srf (adc, thlA ) lac
pKSatt 5925 teII srf (adc, thlA ) thl
pUC19att 5409 teII srf (adc, thlA ) lac
pUC18att 5589 teII srf (adc, thlA ) thl
pUC19ayt 5101 ybgC (adc, thlA) lac
pUC19act 5964 ctfA / B (adc, thlA) lac
例5:E.Coliにおけるアセトン形成
得られた全てのプラスミド変異体(表1参照)をE.Coli−クローン菌株HB101においてアセトン形成について検査した。分析は、相応の予備培養から移植し、かつ37℃、200rpmでインキュベートした後に、アンピシリン含有LB−培地(100μg/ml)中、5ml基準で行った。光学濃度(600nm)は光分析により観察し、かつ約0.5〜0.6の値の時に、1mM IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)の添加によりクローン化遺伝子の発現を誘発し、3〜4時間後にグルコース(20g/l)を添加した。チオラーゼ−プロモーターを制御した変異体では何も誘発を行わなかった。それというのも、構造的な発現が行われたからである。
Example 5: Acetone formation in E. Coli All plasmid variants obtained (see Table 1) were tested for acetone formation in E. Coli-clonal strain HB101. The analysis was carried out on a 5 ml basis in ampicillin-containing LB medium (100 μg / ml) after transplanting from the corresponding preculture and incubating at 37 ° C. and 200 rpm. The optical density (600 nm) is observed by optical analysis, and when the value is about 0.5 to 0.6, expression of the cloned gene can be confirmed by adding 1 mM IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside). Induction and glucose (20 g / l) was added 3-4 hours later. No induction was performed with mutants that controlled the thiolase-promoter. This is because structural expression was performed.
約48時間の時間にわたり特定の時点でプローブを取り出し、ガスクロマトグラフィーにより、細胞不含培地の上澄み液中でアセトンとアセテートの濃度を決定した。選択的に、誘発の4時間後もしくは誘発と同時に種々の量で(10〜40g/lの範囲内で)グルコースの添加を更に行った。 Probes were removed at specific time points over a period of about 48 hours and the concentrations of acetone and acetate were determined in the cell-free medium supernatant by gas chromatography. Optionally, glucose was further added in various amounts (within a range of 10-40 g / l) 4 hours after or simultaneously with the induction.
E.Coli HB101中では、全てのプラスミドの変異体で著しいアセトン産生が検出された。図11には、個々の変異体について、形成されたアセトン量とアセテートの量で成長曲線が例示的に記載されている。最大のアセトン濃度を用いた結果のまとめは表2に示されている。図11には、それぞれ光学濃度(600nm)ならびに選択した時点でのアセトン濃度とアセテート濃度(mM)が示されている。黒い矢印は、IPTG(1mM)を添加した時点であり、緑色の矢印はグルコース(20g/l)を添加した時点を意味する。 In E. Coli HB101, significant acetone production was detected in all plasmid variants. FIG. 11 exemplarily shows a growth curve with the amount of acetone and the amount of acetate formed for each mutant. A summary of the results using the maximum acetone concentration is shown in Table 2. FIG. 11 shows the optical density (600 nm) and the acetone concentration and acetate concentration (mM) at the selected time point, respectively. The black arrow indicates the time when IPTG (1 mM) was added, and the green arrow indicates the time when glucose (20 g / l) was added.
表2: 5ml−培地内での各プラスミド変異体の最大アセトン濃度のまとめ
プラスミド インサート プロモーター 最大アセトン濃度、菌株、培地
pSKatt teIIsrf(adc, thlA) lac 34mM(2.0 g/l,HB101,LBAmp)
pKSatt teIIsrf(adc, thlA) thl 36 mM(2.1 g/l,HB101,LBAmp)
pUC19att teIIsrf(adc, thlA) lac 30 mM(1.7 g/l,HB101,LBAmp)
pUC18att teIIsrf(adc, thlA) thl 35 mM(2.0 g/l,HB101,LBAmp)
pUC19ayt ybgCsrf(adc, thlA) lac 60 mM(3.5 g/l,HB101,LBAmp)
pUC19act ctfA/Bsrf(adc, thlA) lac 46 mM(2.7 g/l,HB101,LBAmp)
Table 2: Summary of maximum acetone concentration of each plasmid variant in 5 ml medium Medium Plasmid insert promoter Maximum acetone concentration, strain, medium
pSKatt teII srf (adc, thlA) lac 34mM (2.0 g / l, HB101, LB Amp)
pKSatt teII srf (adc, thlA) thl 36 mM (2.1 g / l, HB101, LB Amp )
pUC19att teII srf (adc, thlA)
pUC18att teII srf (adc, thlA) thl 35 mM (2.0 g / l, HB101, LB Amp )
pUC19ayt ybgC srf (adc, thlA)
pUC19act ctfA / B srf (adc, thlA) lac 46 mM (2.7 g / l, HB101, LB Amp )
例6:インフルエンザ菌由来のクローン化ybgC−遺伝子を用いたアセトン経路と、クロストリジウムだけから由来するアセトン経路の比較
引き続く実験では、変異体pUC19aytとpUC19actをコントロールとして有する100ml-培地(LBAmp)でも得られた結果を再現して検査した(37℃、200rpm)。主要培地を相応の前培養1mlで接種し、かつ0.5のOD600nmの時に1mM IPTGで誘発した。これまでの検査とは異なり、グルコース(20g/l)の添加を1番目の添加の18時間後に繰り返した。付加的に、プローブを取り出す各時点と平行して、培養のグルコース含有量の測定を行い、グルコースの消費を算出できるようにした。グルコースの測定は、Bergmeyer(1970年)による光学−酵素試験により行った。その際、酵素ヘキソキナーゼとグルコース−6−ホスフェート−脱水素酵素により、ATPとNADP+を添加しながら、2工程でグルコースの6−ホスホ−グルコネートとNADPHへの反応が行われた(Bergmeyer, H. U. (編集長):Methods of Enzymatic Analysis、第二版、Verlag Chemie, Weinheim Deerfield Beach-Basel 1970)。この場合に、NADPHの形成量は存在するグルコース量に比例し、かつ340nmの波長で吸光度の変化により光学的に決定することができた。この結果は、図12Aと12Bに示されている。培養A(E. Coli HB101 pUC19ayt)中のグルコースは、2番目の添加の時点までに既に完全に消費されていることが分かる。
Example 6: Comparison of the acetone pathway using the cloned ybgC-gene derived from Haemophilus influenzae and the acetone pathway derived from clostridial alone In subsequent experiments, 100 ml-medium (LB Amp ) with mutant pUC19ayt and pUC19act as controls was also obtained. The results obtained were reproduced and examined (37 ° C., 200 rpm). The main medium was inoculated with 1 ml of the corresponding preculture and induced with 1 mM IPTG at an OD 600 nm of 0.5. Unlike previous tests, the addition of glucose (20 g / l) was repeated 18 hours after the first addition. In addition, in parallel with each time the probe was removed, the glucose content of the culture was measured so that the glucose consumption could be calculated. Glucose was measured by an optical-enzymatic test by Bergmeyer (1970). At that time, the reaction of glucose to 6-phospho-gluconate and NADPH was carried out in two steps with the addition of ATP and NADP + by enzyme hexokinase and glucose-6-phosphate-dehydrogenase (Bergmeyer, HU ( Editor-in-Chief: Methods of Enzymatic Analysis, 2nd edition, Verlag Chemie, Weinheim Deerfield Beach-Basel 1970). In this case, the amount of NADPH formed was proportional to the amount of glucose present and could be optically determined by the change in absorbance at a wavelength of 340 nm. This result is shown in FIGS. 12A and 12B. It can be seen that the glucose in culture A (E. Coli HB101 pUC19ayt) has already been completely consumed by the time of the second addition.
但し、グルコースを新たに利用しても更にアセトンの量が増大する兆候が無く、またこれが消費されるわけでもなかった。それというのも、減少が明白に確認できなかったからである。これはこの時点までに既に他のファクターが成長を制限していることに由来する。なぜならば光学濃度の更なる増大も生じていないからである。最大で67mMのアセトン(3.9g/l)が形成された。同様に、同じ条件下に実施したコントロールプラスミドpUC19actを有する培養Bを用意した。グルコースは2番目の添加の時点までに完全に消費されていなかったが、新たなグルコースの投与とアセトンの形成量の増大との関係は、影響のないまま保たれていた。最大のアセトン量は20mM(1.2g/l)の場合であった。従って、インフルエンザ菌由来のクローン化ybgC−遺伝子を有する変異体は、この条件下でクロストリジウム遺伝子だけを有するコントロール培養と比較して3倍多くのアセトンを産生した。 However, there was no sign of further increase in the amount of acetone even when glucose was newly used, and it was not consumed. This is because the decrease could not be clearly confirmed. This stems from the fact that other factors have already limited growth by this point. This is because there is no further increase in optical density. A maximum of 67 mM acetone (3.9 g / l) was formed. Similarly, a culture B having a control plasmid pUC19act carried out under the same conditions was prepared. Although glucose was not completely consumed by the time of the second addition, the relationship between the administration of new glucose and the increase in the amount of acetone formed remained unaffected. The maximum amount of acetone was 20 mM (1.2 g / l). Therefore, the mutant with the cloned ybgC-gene derived from Haemophilus influenzae produced three times more acetone under this condition than the control culture with only the clostridial gene.
図12には、選択された時点での光学濃度(600nm)、アセトン濃度とアセテート濃度(mM)及びグルコース含有量(g/l)が記載されている。黒い矢印は、IPTG(1mM)を添加した時点を意味し、緑色の矢印はグルコース(20g/l)を添加した時点を意味する;上:E. Coli HB101 pUC19ayt、下:E. Coli HB101 pUC19act(コントロール)。 FIG. 12 shows the optical density (600 nm), acetone concentration and acetate concentration (mM), and glucose content (g / l) at the selected time point. The black arrow means the time when IPTG (1 mM) was added, and the green arrow means the time when glucose (20 g / l) was added; top: E. Coli HB101 pUC19ayt, bottom: E. Coli HB101 pUC19act ( Control).
Claims (8)
A:アセチル−CoAを酵素反応させてアセトアセチル−CoAにする工程であって、該反応が、ケトチオラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列番号16と少なくとも90%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒される工程、
B:アセトアセチル−CoAを酵素反応させてアセトアセテートとCoAにする工程であって、該反応が、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素、アシル−CoA−チオエステラーゼ、アシル−CoA−合成酵素又はアシル−CoA−チオキナーゼにより触媒される工程、
C:アセトアセテートを脱カルボキシル化してアセトンとCO2にする工程であって、アセトアセテートデカルボキシラーゼ活性を有し、かつアミノ酸配列番号18と少なくとも90%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒される工程、
を有するアセチル−コエンザイムAから出発するアセトンの製法であって、
方法工程BではコエンザイムAが受容体分子に転用されず、
方法工程Bでの酵素反応は、アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列番号5と少なくとも90%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドにより触媒されるものである
ことを特徴とする、アセトンの製法。 Next method steps:
A: a step of enzymatically reacting acetyl-CoA to acetoacetyl-CoA, wherein the reaction has ketothiolase activity and has an amino acid sequence that is at least 90% identical to amino acid SEQ ID NO: 16 A step catalyzed by
B: A step in which acetoacetyl-CoA is enzymatically reacted to acetoacetate and CoA, the reaction comprising acetoacetate-CoA-hydrolase, acyl-CoA-thioesterase, acyl-CoA-synthase or acyl A step catalyzed by CoA-thiokinase,
C: acetoacetate decarboxylated comprising the steps of acetone and CO 2, catalyzed by a polypeptide having an amino acid sequence identical having acetoacetate decarboxylase activity, and an amino acid sequence numbers 18 to at least 90% Process
A process for preparing acetone starting from acetyl-Coenzyme A having:
In method step B, coenzyme A is not diverted to the receptor molecule,
The enzymatic reaction in method step B is catalyzed by a polypeptide having acetoacetate-CoA-hydrolase activity and having an amino acid sequence that is at least 90% identical to amino acid SEQ ID NO: 5 A process for producing acetone.
a 方法工程A)における反応を触媒する少なくとも1つのポリペプチドのタンパク質をコードする核酸、及び
b アセトアセテート−CoA−加水分解酵素活性を有し、かつアミノ酸配列番号5と少なくとも90%まで同一であるアミノ酸配列を有するポリペプチドのタンパク質をコードする核酸、及び
c 方法工程C)における反応を触媒する少なくとも1つのポリペプチドのタンパク質をコードする核酸
を含み、その際、核酸a、b及びcは微生物中でのポリペプチドの発現を保証するために使用される、請求項3に記載の方法。 Microorganisms are at least:
a nucleic acid encoding a protein of at least one polypeptide that catalyzes the reaction in method step A), and b has acetoacetate-CoA-hydrolase activity and is at least 90% identical to amino acid SEQ ID NO: 5 A nucleic acid encoding a protein of a polypeptide having an amino acid sequence, and c. A nucleic acid encoding a protein of at least one polypeptide that catalyzes the reaction in method step C), wherein the nucleic acids a, b and c are in a microorganism. 4. The method of claim 3, wherein the method is used to ensure expression of a polypeptide in
aa 配列番号17に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
bb ストリンジェントな条件下に、aaに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
から選択される、請求項4に記載の方法。 Nucleic acid a is:
aa DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 17 or a complementary strand thereof,
bb a DNA sequence that hybridizes under stringent conditions to the DNA sequence described in aa ;
Pressurized et chosen method of claim 4.
dd 配列番号19に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
ee ストリンジェントな条件下に、ddに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
から選択される、請求項4又は5に記載の方法。 Nucleic acid c is:
dd DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 19 or its complementary strand,
ee a DNA sequence that hybridizes under stringent conditions to the DNA sequence described in dd ;
Pressurized et chosen method of claim 4 or 5.
mm 配列番号6に記載されたDNA配列又はその相補鎖、
nn ストリンジェントな条件下に、mmに記載されたDNA配列にハイブリダイズするDNA配列、
から選択される、請求項4から6までのいずれか1項に記載の方法。 Nucleic acid b is:
mm DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 6 or its complementary strand,
nn a DNA sequence that hybridizes under stringent conditions to the DNA sequence described in mm ;
Pressurized et selected, method according to any one of claims 4 to 6.
配列番号7による核酸配列を有するプラスミドpSKatt、
配列番号8による核酸配列を有するプラスミドpKSatt、
配列番号9による核酸配列を有するプラスミドpUC19att、
配列番号10による核酸配列を有するプラスミドpUC18att、
配列番号11による核酸配列を有するプラスミドpUC19ayt
を含む群から選択される、請求項4から7までのいずれか1項に記載の方法。 Nucleic acids a, b and c are on one nucleotide chain and this is:
Plasmid pSKatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 7,
Plasmid pKSatt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 8,
Plasmid pUC19att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 9,
Plasmid pUC18att having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 10,
Plasmid pUC19ayt having the nucleic acid sequence according to SEQ ID NO: 11
It is selected from the group comprising A method according to any one of claims 4 to 7.
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